JP7252280B2 - Novel insulin analogue and use thereof - Google Patents

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Description

本発明は、新規なインスリンアナログ、特に天然型インスリンに比べてインビトロ(in
vitro)効力が増加したインスリンアナログ及びその用途に関する。
The present invention provides novel insulin analogues, in particular in vitro compared to native insulin.
In vitro) potency increased insulin analogues and uses thereof.

インスリンは、人体の膵臓から分泌される血糖調節ホルモンとして、血液内の余剰ブドウ糖を細胞に移し、細胞にエネルギー源を供給する一方、血糖を正常レベルに維持させてくれる役割をする。しかし、糖尿病患者の場合、このようなインスリンが不足したり、インスリン抵抗性及びベータ細胞の機能消失によりインスリンが正常な機能を実行できない。そのため、糖尿病患者は、血液内のブドウ糖をエネルギー源として利用できず、血中のブドウ糖レベルが高い高血糖症状を示し、最終的に尿に糖を排出するようになり、これは、さまざまな合併症の原因となっている。したがって、インスリンの生成に異常があったり(Type I)、インスリン耐性に起因する(Type II)糖尿病患者はインスリン治療が必
要であり、インスリン投与により血糖を正常レベルに調節することができる。
Insulin is a blood sugar-regulating hormone secreted from the pancreas of the human body. It transfers excess glucose in the blood to the cells, supplies the cells with an energy source, and maintains blood sugar at a normal level. However, in the case of diabetics, the lack of such insulin or the inability of insulin to perform its normal function due to insulin resistance and beta-cell dysfunction. Therefore, diabetics cannot use the glucose in the blood as an energy source, and show hyperglycemia symptoms with high glucose levels in the blood, and eventually excrete sugar in the urine, which can lead to various complications. cause the disease. Therefore, diabetics with abnormal production of insulin (Type I) or due to insulin resistance (Type II) require insulin therapy, and insulin administration can regulate blood glucose to normal levels.

ヒトインスリンは、2つのポリペプチド鎖、すなわち、それぞれ21個及び30個のアミノ酸残基を含むA鎖及びB鎖で構成されており、これらは2つの二硫化架橋で相互連結されている。インスリンの場合、他のタンパク質やペプチドホルモンのように生体内の半減期が極めて短いため継続的な治療効果を示さず、効果を発揮するためには継続的に反復投与をしなければならないという欠点がある。このような頻繁な投与は患者にひどい苦痛と不便さを引き起こすことになるため、患者の順応性、安全性及び利便性の面で改善が求められている。 Human insulin is composed of two polypeptide chains, the A and B chains containing 21 and 30 amino acid residues, respectively, which are interconnected by two disulfide bridges. In the case of insulin, unlike other proteins and peptide hormones, its half-life in the body is extremely short, so it does not show a continuous therapeutic effect, and in order to exert its effect, it has to be administered continuously and repeatedly. There is Such frequent dosing causes great pain and inconvenience to the patient, so improvements in patient compliance, safety and convenience are desired.

ここで、インスリンのようなタンパク質薬物の生体内半減期を増加させて投与回数を減らすことにより、患者の生活の質と治療的効果を高めるための様々なタンパク質の剤形化研究と化学的結合体などに対する研究が進められている。 Here, formulation studies and chemical conjugation of various proteins to enhance the patient's quality of life and therapeutic efficacy by increasing the in vivo half-life and reducing the administration frequency of protein drugs such as insulin. Research on the body is underway.

インスリンは、インスリン受容体と結合して血中の糖を除去することが知られており、天然型インスリンの配列を変化させてその効力を調節することができる。インスリンのアミノ酸を他のアミノ酸に置換したり、特定アミノ酸の削除を介してインスリンの生体内効力を調節することができ、高活性のインスリン誘導体は少ない量でも天然型インスリンと同等以上の効力を示すことができるため、治療学的に非常に望ましい形態になりうる。特に、インスリンに含まれるA鎖及び/またはB鎖のアミノ酸置換が皮下注射後のインスリ
ン作用の薬動学的効果の面で広く研究されている。
Insulin is known to remove sugar from the blood by binding to insulin receptors, and the sequence of native insulin can be altered to modulate its potency. The in vivo potency of insulin can be adjusted by substituting amino acids of insulin with other amino acids or deleting specific amino acids, and highly active insulin derivatives exhibit potency equal to or greater than that of natural insulin even in small amounts. can be a very desirable form therapeutically. In particular, amino acid substitutions in the A and/or B chains of insulin have been extensively studied in terms of pharmacokinetic effects of insulin action after subcutaneous injection.

このような背景下で、本発明者らは、インスリンの作用効果を高めようと鋭意努力した結果、インスリンA鎖及び/またはB鎖の特定のアミノ酸残基が変形されたインスリンア
ナログが、天然型インスリンに比べて著しく増加したインビトロ効力を示し、糖尿病の治療に効果的に用いられることを確認し、本発明を完成した。
Under such circumstances, the present inventors have made intensive efforts to enhance the action and effect of insulin. The inventors have confirmed that the in vitro potency is remarkably increased compared to insulin and that it can be effectively used for the treatment of diabetes, thus completing the present invention.

Scheit, Nucleotide Analogs, John Wiley, New York, 1980Scheit, Nucleotide Analogs, John Wiley, New York, 1980 Uhlman 及び Peyman, Chemical Reviews, 90: 543-584, 1990Uhlman and Peyman, Chemical Reviews, 90: 543-584, 1990

本発明の目的は、新規なインスリンアナログ、特に天然型インスリンに比べてインビトロ(in vitro)効力が増加したインスリンアナログを提供することにある。 It is an object of the present invention to provide novel insulin analogues, in particular insulin analogues with increased in vitro potency compared to native insulin.

本発明の他の目的は、前記インスリンアナログを有効成分として含む糖尿病治療用薬学的組成物を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for treating diabetes comprising the insulin analogue as an active ingredient.

本発明のもう一つの目的は、前記インスリンアナログまたはそれを有効成分として含む薬学的組成物を、これを必要とする個体に投与する段階を含む、糖尿病を治療する方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a method of treating diabetes, which comprises administering the insulin analogue or a pharmaceutical composition containing it as an active ingredient to an individual in need thereof.

前記目的を達成するための一つの様態として、本発明は下記一般式(1)で表される配列番号3のA鎖と下記一般式(2)で表される配列番号4のB鎖を含むインスリンアナログを提供する:
一般式(1)

Figure 0007252280000001
前記一般式(1)において、
Xaa1は、アラニン、グリシン、グルタミン、ヒスチジン、グルタミン酸またはアスパラギンであり、
Xaa2は、アラニン、グルタミン酸、グルタミン、ヒスチジンまたはアスパラギンであり、
Xaa3は、アラニン、セリン、グルタミン、グルタミン酸、ヒスチジンまたはアスパラギンであり、
Xaa4は、アラニン、チロシン、グルタミン酸、ヒスチジン、リジン、アスパラギン酸またはアスパラギンであり、
Xaa5は、アラニン、ロイシン、チロシン、ヒスチジン、グルタミン酸またはアスパラギンであり、
Xaa6は、アラニン、チロシン、セリン、グルタミン酸、ヒスチジンまたはアスパラギンであり、
Xaa7は、アスパラギン、グリシン、ヒスチジンまたはアラニンである。 As one aspect for achieving the above object, the present invention includes the A chain of SEQ ID NO: 3 represented by the following general formula (1) and the B chain of SEQ ID NO: 4 represented by the following general formula (2) Providing Insulin Analogues:
General formula (1)
Figure 0007252280000001
In the general formula (1),
Xaa1 is alanine, glycine, glutamine, histidine, glutamic acid or asparagine;
Xaa2 is alanine, glutamic acid, glutamine, histidine or asparagine;
Xaa3 is alanine, serine, glutamine, glutamic acid, histidine or asparagine;
Xaa4 is alanine, tyrosine, glutamic acid, histidine, lysine, aspartic acid or asparagine;
Xaa5 is alanine, leucine, tyrosine, histidine, glutamic acid or asparagine;
Xaa6 is alanine, tyrosine, serine, glutamic acid, histidine or asparagine;
Xaa7 is asparagine, glycine, histidine or alanine.

一般式(2)

Figure 0007252280000002
前記一般式(2)において、
Xaa8は、チロシン、グルタミン酸またはアスパラギン酸であるか、不在であり、
Xaa9は、フェニルアラニンであるか、不在であり、
Xaa10は、トレオニンであるか、不在であり、
Xaa11は、プロリン、グルタミン酸またはアスパラギン酸であるか、不在である
(ここで、配列番号1のA鎖及び配列番号2のB鎖を含むペプチドは除く)。 general formula (2)
Figure 0007252280000002
In the general formula (2),
Xaa8 is tyrosine, glutamic acid or aspartic acid or is absent;
Xaa9 is phenylalanine or absent;
Xaa10 is threonine or absent;
Xaa11 is proline, glutamic acid, or aspartic acid, or is absent (except for peptides containing the A chain of SEQ ID NO:1 and the B chain of SEQ ID NO:2).

より具体的な一つの様態で、前記ペプチドは前記一般式(1)のA鎖を含み、前記配列番号4のB鎖において、Xaa8はチロシンであり、Xaa9は不在であり、Xaa10はトレオニンであるB鎖を含むことを特徴とする。 In a more specific embodiment, the peptide comprises the A chain of general formula (1), and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is absent, and Xaa10 is threonine. It is characterized by containing a B chain.

前記インスリンアナログは、前記一般式(1)のA鎖を含み、前記配列番号4のB鎖において、Xaa8はチロシンであり、Xaa9はフェニルアラニンであり、Xaa10は不在であるB鎖を含むことを特徴とする。 The insulin analogue comprises the A chain of general formula (1), and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, and Xaa10 is absent. and

他の様態で、前記配列番号3のA鎖で、Xaa1はグリシンであり、Xaa2はグルタミンであり、Xaa3はセリンであり、Xaa4はグルタミン酸であり、Xaa5はロイシンであり、Xaa6はチロシンであり、Xaa7はアスパラギンであり、 配列番号4
のB鎖で、Xaa8はチロシンであり、Xaa9はフェニルアラニンであり、Xaa10はトレオニンであり、Xaa11はプロリンであることを特徴とする。
In another embodiment, in the A chain of SEQ ID NO:3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is glutamic acid, Xaa5 is leucine, and Xaa6 is tyrosine; Xaa7 is asparagine, SEQ ID NO: 4
wherein Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, Xaa10 is threonine and Xaa11 is proline.

他の様態で、前記配列番号3のA鎖で、Xaa1はグリシンであり、Xaa2はグルタミンであり、Xaa3はセリンであり、Xaa4はアスパラギンであり、Xaa5はロイシンであり、Xaa6はチロシンであり、Xaa7はアスパラギンであり、配列番号4のB鎖で、Xaa8はチロシンであり、Xaa9はフェニルアラニンであり、Xaa10はトレオニンであり、Xaa11はプロリンであることを特徴とする。 In another embodiment, in the A chain of SEQ ID NO:3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is asparagine, Xaa5 is leucine, and Xaa6 is tyrosine; Xaa7 is asparagine, the B chain of SEQ ID NO:4 is characterized by Xaa8 being tyrosine, Xaa9 being phenylalanine, Xaa10 being threonine and Xaa11 being proline.

他の様態で、 前記配列番号3のA鎖で、Xaa1はグリシンであり、Xaa2はグル
タミンであり、Xaa3はセリンであり、Xaa4はグルタミン酸であり、Xaa5はロイシンであり、Xaa6はチロシンであり、Xaa7はアスパラギンであり、配列番号4のB鎖で、Xaa8はチロシンであり、Xaa9は不在であり、Xaa10はトレオニンであり、Xaa11はプロリンであることを特徴とする。
In another embodiment, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is glutamic acid, Xaa5 is leucine, and Xaa6 is tyrosine; Xaa7 is an asparagine, the B chain of SEQ ID NO:4 is characterized by Xaa8 being a tyrosine, Xaa9 being absent, Xaa10 being a threonine and Xaa11 being a proline.

他の様態で、 前記配列番号3のA鎖で、Xaa1はグリシンであり、Xaa2はグル
タミンであり、Xaa3はセリンであり、Xaa4はアラニンであり、Xaa5はロイシンであり、Xaa6はチロシンであり、Xaa7はアスパラギンであり、配列番号4のB鎖で、Xaa8はグルタミン酸であり、Xaa9は不在であり、Xaa10はトレオニンであり、Xaa11はプロリンであることを特徴とする。
In another embodiment, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is alanine, Xaa5 is leucine, and Xaa6 is tyrosine; Xaa7 is an asparagine, the B chain of SEQ ID NO:4 is characterized by Xaa8 being a glutamic acid, Xaa9 being absent, Xaa10 being a threonine and Xaa11 being a proline.

他の様態で、
本発明に係るインスリンアナログは、配列番号3のA鎖でXaa4がグルタミン酸であり、配列番号4のB鎖でXaa9がフェニルアラニンであるか;
配列番号3のA鎖でXaa4がアスパラギンであり、配列番号4のB鎖でXaa9がフェニルアラニンであるか、
配列番号3のA鎖でXaa4がグルタミン酸であり、配列番号4のB鎖でXaa9が不在であるか、
配列番号3のA鎖でXaa4がアラニンであり、配列番号4のB鎖でXaa8がグルタミン酸であり、Xaa9が不在であることを特徴とするが、これに限定されない。
in other ways,
Is the insulin analogue according to the invention an A chain of SEQ ID NO: 3 in which Xaa4 is glutamic acid and a B chain of SEQ ID NO: 4 in which Xaa9 is phenylalanine;
Xaa4 is asparagine in the A chain of SEQ ID NO:3 and Xaa9 is phenylalanine in the B chain of SEQ ID NO:4;
Xaa4 is glutamic acid in the A chain of SEQ ID NO:3 and Xaa9 is absent in the B chain of SEQ ID NO:4, or
It is characterized by, but not limited to, the A chain of SEQ ID NO: 3 where Xaa4 is alanine, the B chain of SEQ ID NO: 4 where Xaa8 is glutamic acid and Xaa9 is absent.

別の様態では、本発明に係るインスリンアナログは、配列番号16、18、20または22で記載されるアミノ酸配列を含むことを特徴とする。 In another aspect an insulin analogue according to the invention is characterized in that it comprises the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 16, 18, 20 or 22.

別の様態として、本発明は、前記インスリンアナログをコードする核酸を提供する。 In another aspect, the invention provides nucleic acids encoding said insulin analogues.

一実施様態として、本発明に係る核酸は、配列番号15、17、19及び21からなる群から選択される塩基配列を含むことを特徴とする。 In one embodiment, the nucleic acid according to the present invention is characterized by comprising a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 15, 17, 19 and 21.

別の様態として、本発明は、前記核酸を含む組換え発現ベクターを提供する。 In another aspect, the invention provides a recombinant expression vector comprising said nucleic acid.

別の様態として、本発明は、前記組換え発現ベクターで形質転換された形質転換体を提供する。 In another aspect, the present invention provides a transformant transformed with the recombinant expression vector.

別の様態として、本発明は、下記段階を含む前記インスリンアナログを製造する方法を提供する:
a)前記インスリンアナログペプチドをコードする核酸を含む組換え発現ベクターを製造する段階;
b)前記組換え発現ベクターを宿主細胞に形質転換して形質転換体を収得する段階;
c)前記形質転換体を培養して、インスリンアナログペプチドを発現させる段階;
d)発現されたインスリンアナログペプチドを分離及び精製する段階。
In another aspect, the present invention provides a method of making said insulin analogue comprising the steps of:
a) producing a recombinant expression vector comprising a nucleic acid encoding said insulin analogue peptide;
b) transforming the recombinant expression vector into a host cell to obtain a transformant;
c) culturing the transformant to express the insulin analogue peptide;
d) separating and purifying the expressed insulin analogue peptide;

別の様態として、本発明は、有効成分として前記インスリンアナログと、薬学的に許容可能な担体を含む糖尿病治療用薬学的組成物を提供する。 In another aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition for treating diabetes comprising the insulin analogue as an active ingredient and a pharmaceutically acceptable carrier.

以下では、本発明をさらに詳細に説明する。 In the following, the invention will be described in more detail.

一方、本願で開示されるそれぞれの説明及び実施形態は、それぞれの別の説明及び実施形態にも適用されうる。つまり、本願で開示された多様な要素のすべての組み合わせが本発明の範囲に属する。また、下記記述される具体的な叙述によって、本発明の範囲が制限されるとはいえない。 On the other hand, each description and embodiment disclosed in this application can also be applied to each other description and embodiment. In other words, all combinations of the various elements disclosed in this application are within the scope of the invention. Moreover, the scope of the present invention is not limited by the specific statements set forth below.

本発明は、新規なインスリン、特に天然型インスリンに比べてインビトロ効力が増加したインスリンアナログに関する。 The present invention relates to novel insulins, in particular insulin analogues with increased in vitro potency compared to native insulin.

本発明で用語、「インスリンアナログ(insulin analog)」とは、天然型インスリンの一部のアミノ酸を付加、欠失または置換の形態に変形させたアナログを意味する。特に、前記変形を介して天然型に比べてインビトロ効力が増加した様々なアナログを含む。 As used herein, the term "insulin analogue" means an analogue in which some amino acids of natural insulin are modified by addition, deletion or substitution. In particular, it includes various analogs that have increased in vitro potency over the native form through said modifications.

天然型インスリンは、膵臓から分泌されるホルモンとして、一般的に細胞内グルコースの吸収を促進し、脂肪の分解を抑制して体内の血糖を調節する役割をする。インスリンは血糖の調節機能がないプロインスリン(proinsulin)前駆体の形態でプロセッシングを経て、血糖調節機能を有するインスリンになる。インスリンは、2つのポリペプチド鎖、すなわち、それぞれ21個及び30個のアミノ酸残基を含むA鎖及びB鎖から構成されており、これらは2つの二硫化架橋で相互連結されている。天然型インスリンのA鎖及びB鎖は、それぞれ下記配列番号1及び2で表されるアミノ酸配列を含む。 As a hormone secreted from the pancreas, natural insulin generally promotes the absorption of intracellular glucose and inhibits the decomposition of fat to regulate blood sugar in the body. Insulin undergoes processing in the form of proinsulin precursors, which have no blood glucose regulating function, into insulin with blood glucose regulating function. Insulin is composed of two polypeptide chains, the A and B chains containing 21 and 30 amino acid residues, respectively, which are interconnected by two disulfide bridges. The A chain and B chain of native insulin contain the amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 1 and 2 below, respectively.

A鎖:
Gly‐Ile‐Val‐Glu‐Gln‐Cys‐Cys‐Thr‐Ser‐Ile‐Cys‐Ser‐Leu‐Tyr‐Gln‐Leu‐Glu‐Asn‐Tyr‐Cys‐Asn(配列番号1)
B鎖:
Phe‐Val‐Asn‐Gln‐His‐Leu‐Cys‐Gly‐Ser‐His
‐Leu‐Val‐Glu‐Ala‐Leu‐Tyr‐Leu‐Val‐Cys‐Gly‐Glu‐Arg‐Gly‐Phe‐Phe‐Tyr‐Thr‐Pro‐Lys‐Thr(配列番号2)
A chain:
Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn (SEQ ID NO: 1)
B chain:
Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His
-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Tyr-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg-Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-Thr (SEQ ID NO: 2)

本発明に係るインスリンは、遺伝子組換え技術で作られたインスリンアナログであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、天然型インスリンに比べてインビトロ効力が増加したすべてのインスリンを含む。好ましくは、逆方向インスリン(inverted insulin)、インスリン変異体(variant)、インスリン断片(fragment)などを含み、これらは
遺伝子組換え法だけでなく、固相(solid phase)方法でも製造することができ、これに
制限されるものではない。
The insulin according to the present invention is a recombinant insulin analog, but the present invention is not limited thereto and includes all insulins with increased in vitro potency compared to native insulin. Preferably, it includes inverted insulin, insulin variants, insulin fragments, etc., which can be produced not only by genetic recombination methods but also by solid phase methods. , but not limited to.

本発明に係るインスリンアナログは、インスリンと同様な生体内の血糖調節機能を有するペプチドであって、このようなペプチドはインスリンアゴニスト(insulin agonist)
、インスリン誘導体(insulin derivative)、インスリン断片(insulin fragment)、インスリン変異体(insulin variant)などをすべて含む。
The insulin analogue according to the present invention is a peptide having an in vivo blood sugar regulating function similar to that of insulin, and such a peptide is an insulin agonist.
, insulin derivative, insulin fragment, insulin variant, etc. are all included.

本発明で用語、「インスリンアゴニスト」は、インスリンの構造に関係なく、インスリンの生体内受容体に結合してインスリンと同様な生物学的活性を示す物質を意味する。 As used herein, the term "insulin agonist" refers to a substance that binds to insulin receptors in vivo and exhibits the same biological activity as insulin, regardless of the structure of insulin.

本発明で用語、「インスリン誘導体」は、天然型インスリンのA鎖及びB鎖のアミノ酸配列のそれぞれに対して相同性を示し、アミノ酸残基の一部のグループが、化学的に置換(例えば、α‐メチル化、α‐ヒドロキシル化)、削除(例えば、脱アミン化)または修飾(例えば、N‐メチル化)された形態であってもよく、体内で血糖を調節する機能を有するペプチドを意味してもよい。また、「インスリン誘導体」は、天然型インスリンとアミノ酸配列に相同性がなくても、インスリン受容体と結合して体内で血糖を調節しうるペプチドミミック(mimic)及び低分子あるいは高分子化合物が含まれてもよい。 In the present invention, the term "insulin derivative" shows homology to each of the amino acid sequences of the A-chain and B-chain of natural insulin, and some groups of amino acid residues are chemically substituted (e.g. α-methylated, α-hydroxylated), deleted (e.g. deaminated) or modified (e.g. N-methylated) forms, meaning peptides that have the function of regulating blood sugar in the body. You may In addition, "insulin derivatives" include peptide mimics and low-molecular-weight or high-molecular-weight compounds that are capable of binding to insulin receptors and regulating blood sugar in the body, even if there is no amino acid sequence homology with natural insulin. may be

本発明で用語、「インスリン断片」は、インスリンに1つ以上のアミノ酸が追加または削除された形態を意味し、追加されたアミノ酸は天然に存在しないアミノ酸(例えば、D型アミノ酸)であってもよく、このようなインスリン断片は体内で血糖を調節する機能を有する。 As used herein, the term "insulin fragment" refers to a form of insulin in which one or more amino acids have been added or deleted, even if the added amino acids are non-naturally occurring amino acids (e.g., D-form amino acids). Often such insulin fragments have the function of regulating blood sugar in the body.

本発明で用語、「インスリン変異体」は、インスリンとアミノ酸配列が一つ以上の異なるペプチドであって、体内で血糖を調節する機能を有する。 In the present invention, the term "insulin variant" refers to a peptide that differs from insulin in one or more amino acid sequences and has the function of regulating blood sugar in the body.

本発明のインスリンアゴニスト、誘導体、断片及び変異体でそれぞれ用いられた製造方法は、独立して用いられてもよく、組み合わせも可能である。例えば、アミノ酸配列が一つ以上異なり、アミノ末端のアミノ酸残基に脱アミノ化(deamination)が導入されたも
ので、体内で血糖を調節する機能を有するペプチドも、本発明の範囲に含まれる。
The production methods used for the insulin agonists, derivatives, fragments and variants of the present invention may be used independently or in combination. For example, peptides that differ in one or more amino acid sequences, have deamination introduced at the amino terminal amino acid residue, and have the function of regulating blood sugar in vivo are also included in the scope of the present invention.

本発明に係るインスリンアナログは、天然型インスリンのA鎖及びB鎖のアミノ酸配列(配列番号1及び2)でアミノ酸の置換、付加、欠失または翻訳後の変形(例えば、メチル化、アシル化、ユビキチン化、分子内共有結合)が導入され、天然型に比べて増加したインビトロ効力を有する任意のペプチドを包括する。前記アミノ酸の置換または付加の際には、ヒトタンパク質で通常に観察される20個のアミノ酸だけでなく、非定型または非自然的発生アミノ酸を用いてもよい。非定型アミノ酸の商業的な出処には、Sigma-
Aldrich、ChemPep及びGenzymepharmaceuticalsが含まれてもよい。このようなアミノ酸が含まれたペプチドと典型的なペプチド配列は、商業化されたペプチド合成会社、例えば、米国のAmerican peptide company、Bachemや韓国のAnygenを通じて合成及び購入可能である。
The insulin analogues according to the present invention have amino acid substitutions, additions, deletions or post-translational modifications (e.g., methylation, acylation, Ubiquitination, intramolecular covalent linkages) are introduced to encompass any peptide that has increased in vitro potency compared to the native form. Atypical or non-naturally occurring amino acids, as well as the 20 amino acids commonly found in human proteins, may be used in the amino acid substitutions or additions. Commercial sources of atypical amino acids include Sigma-
Aldrich, ChemPep and Genzymepharmaceuticals may be included. Peptides containing such amino acids and typical peptide sequences can be synthesized and purchased through commercial peptide synthesis companies such as American peptide company, Bachem, USA, and Anygen, Korea.

具体的に、本発明に係るインスリンアナログは、前記のような天然型インスリンのA鎖及びB鎖で特定アミノ酸残基の変形または欠失を含むもので、好ましくは、天然型インスリンのA鎖の特定アミノ酸残基が変形されて、B鎖の特定アミノ酸残基が変形されて/さ
れたり、欠失されたものであってもよい。
Specifically, the insulin analogue according to the present invention includes a modification or deletion of a specific amino acid residue in the A-chain and B-chain of natural insulin as described above, preferably the A-chain of natural insulin. A specific amino acid residue may be modified, and a specific amino acid residue of the B chain may be modified/changed or deleted.

好ましくは、本発明のインスリンアナログは、天然型インスリンのインビトロ効力を増加させるために、配列番号1で表されるA鎖アミノ酸配列の14番目のアミノ酸であるチロシンをグルタミン酸、アスパラギンまたはアラニンに置換したり、配列番号2で表されるB鎖アミノ酸配列の16番目のアミノ酸配列であるチロシンをグルタミン酸に置換して/したり、25番目のアミノ酸であるフェニルアラニンを欠失させたり、両方を含んでも
よい。
Preferably, the insulin analogues of the present invention have glutamic acid, asparagine or alanine substituted for amino acid tyrosine at position 14 of the A-chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 to increase the in vitro potency of native insulin. Alternatively, tyrosine, which is the 16th amino acid sequence of the B chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, is replaced with glutamic acid, or phenylalanine, which is the 25th amino acid, is deleted, or both may be included. .

さらに好ましくは、本発明に係るインスリンアナログは、下記一般式(1)で表される配列番号3のA鎖と下記一般式(2)で表される配列番号4のB鎖を含む新規なペプチドであってもよい:
一般式(1)

Figure 0007252280000003
前記一般式(1)において、
Xaa1は、アラニン、グリシン、グルタミン、ヒスチジン、グルタミン酸またはアスパラギンであり、
Xaa2は、アラニン、グルタミン酸、グルタミン、ヒスチジンまたはアスパラギンであり、
Xaa3は、アラニン、セリン、グルタミン、グルタミン酸、ヒスチジンまたはアスパラギンであり、
Xaa4は、アラニン、チロシン、グルタミン酸、ヒスチジン、リジン、アスパラギン酸またはアスパラギンであり、
Xaa5は、アラニン、ロイシン、チロシン、ヒスチジン、グルタミン酸またはアスパラギンであり、
Xaa6は、アラニン、チロシン、セリン、グルタミン酸、ヒスチジンまたはアスパラギンであり、
Xaa7は、アスパラギン、グリシン、ヒスチジンまたはアラニンである。 More preferably, the insulin analogue according to the present invention is a novel peptide comprising the A chain of SEQ ID NO:3 represented by the following general formula (1) and the B chain of SEQ ID NO:4 represented by the following general formula (2): may be:
General formula (1)
Figure 0007252280000003
In the general formula (1),
Xaa1 is alanine, glycine, glutamine, histidine, glutamic acid or asparagine;
Xaa2 is alanine, glutamic acid, glutamine, histidine or asparagine;
Xaa3 is alanine, serine, glutamine, glutamic acid, histidine or asparagine;
Xaa4 is alanine, tyrosine, glutamic acid, histidine, lysine, aspartic acid or asparagine;
Xaa5 is alanine, leucine, tyrosine, histidine, glutamic acid or asparagine;
Xaa6 is alanine, tyrosine, serine, glutamic acid, histidine or asparagine;
Xaa7 is asparagine, glycine, histidine or alanine.

一般式(2)

Figure 0007252280000004
前記一般式(2)において、
Xaa8は、チロシン、グルタミン酸またはアスパラギン酸であるか、不在であり、
Xaa9は、フェニルアラニンであるか、不在であり、
Xaa10は、トレオニンであるか、不在であり、
Xaa11は、プロリン、グルタミン酸またはアスパラギン酸であるか、不在である。 general formula (2)
Figure 0007252280000004
In the general formula (2),
Xaa8 is tyrosine, glutamic acid or aspartic acid or is absent;
Xaa9 is phenylalanine or absent;
Xaa10 is threonine or absent;
Xaa11 is proline, glutamate or aspartate or absent.

ここで、配列番号1のA鎖及び配列番号2のB鎖を含むペプチドは除いてもよい。 Here, peptides containing the A chain of SEQ ID NO: 1 and the B chain of SEQ ID NO: 2 may be omitted.

より具体的な一つの様態では、
前記一般式(1)において、
Xaa1は、グリシンであり、
Xaa2は、グルタミンであり、
Xaa3は、セリンであり、
Xaa4は、アラニン、グルタミン酸またはアスパラギンであり、
Xaa5は、ロイシンであり、
Xaa6は、チロシンであり、
Xaa7は、アスパラギンであり、
前記一般式(2)において、
Xaa8は、チロシンまたはグルタミン酸であり、
Xaa9は、フェニルアラニンであるか、不在であり、
Xaa10は、トレオニンであり、
Xaa11は、プロリン、グルタミン酸またはアスパラギン酸であるか、不在であるインスリンアナログペプチドであってもよいが、これに制限されない。
In one more specific aspect,
In the general formula (1),
Xaa1 is glycine;
Xaa2 is glutamine;
Xaa3 is serine;
Xaa4 is alanine, glutamic acid or asparagine;
Xaa5 is Leucine,
Xaa6 is tyrosine;
Xaa7 is asparagine;
In the general formula (2),
Xaa8 is tyrosine or glutamic acid;
Xaa9 is phenylalanine or absent;
Xaa10 is threonine,
Xaa11 can be, but is not limited to, an insulin analogue peptide that is proline, glutamic acid, or aspartic acid, or is absent.

より具体的な一つの様態では、
前記一般式(1)において、
Xaa1は、グリシンであり、
Xaa2は、グルタミンであり、
Xaa3は、セリンであり、
Xaa4は、グルタミン酸またはアスパラギンであり、
Xaa5は、ロイシンであり、
Xaa6は、チロシンであり、
Xaa7は、アスパラギンであり、
前記一般式(2)において、
Xaa8は、チロシンであり、
Xaa9は、フェニルアラニンであるか、不在であり、
Xaa10は、トレオニンであり、
Xaa11は、プロリン、グルタミン酸またはアスパラギン酸であるか、不在であるインスリンアナログペプチドであってもよいが、これに制限されない。
In one more specific aspect,
In the general formula (1),
Xaa1 is glycine;
Xaa2 is glutamine;
Xaa3 is serine;
Xaa4 is glutamic acid or asparagine;
Xaa5 is Leucine,
Xaa6 is tyrosine;
Xaa7 is asparagine;
In the general formula (2),
Xaa8 is tyrosine;
Xaa9 is phenylalanine or absent;
Xaa10 is threonine,
Xaa11 can be, but is not limited to, an insulin analogue peptide that is proline, glutamic acid, or aspartic acid, or is absent.

より具体的な一つの様態で、前記ペプチドは、前記一般式(1)のA鎖を含み、前記配列番号4のB鎖でXaa8がチロシンであり、Xaa9は不在であり、Xaa10がトレオニンであり、Xaa11は、プロリン、グルタミン酸またはアスパラギン酸であるか、不在であるB鎖を含むものであってもよいが、これに制限されない。 In one more specific embodiment, the peptide comprises the A chain of general formula (1), and the B chain of SEQ ID NO: 4, wherein Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is absent, and Xaa10 is threonine. , Xaa11 may contain, but are not limited to, a B chain that is proline, glutamic acid, or aspartic acid, or is absent.

前記インスリンアナログは、前記一般式(1)のA鎖を含み、前記配列番号4のB鎖でXaa8がチロシンであり、Xaa9はフェニルアラニンであり、Xaa10が不在であり、Xaa11はプロリン、グルタミン酸またはアスパラギン酸であるか、不在であるB鎖を含むものであってもよいが、これらに制限されない。 The insulin analogue comprises the A chain of general formula (1) above, and in the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, Xaa10 is absent, and Xaa11 is proline, glutamic acid or asparagine. It may include, but is not limited to, a B chain that is acid or absent.

前記インスリンアナログは、前記配列番号3のA鎖でXaa1がグリシンであり、Xaa2がグルタミンであり、Xaa3がセリンであり、Xaa4がグルタミン酸であり、Xaa5がロイシンであり、Xaa6がチロシンであり、Xaa7がアスパラギンであり、配列番号4のB鎖でXaa8がチロシンであり、Xaa9がフェニルアラニンであり、Xaa10がトレオニンであり、Xaa11はプロリン、グルタミン酸またはアスパラギン酸であるか、不在であってもよいが、これに制限されない。 The insulin analogue is Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is glutamic acid, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine, Xaa7 in the A chain of SEQ ID NO:3. is asparagine, in the B chain of SEQ ID NO: 4 Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, Xaa10 is threonine, Xaa11 is proline, glutamic acid or aspartic acid, or may be absent, It is not limited to this.

前記インスリンアナログは、前記配列番号3のA鎖でXaa1がグリシンであり、Xaa2がグルタミンであり、Xaa3がセリンであり、Xaa4がアスパラギンであり、Xaa5がロイシンであり、Xaa6がチロシンであり、Xaa7がアスパラギンであり、配列番号4のB鎖でXaa8がチロシンであり、Xaa9がフェニルアラニンであり、Xaa10はトレオニンであり、Xaa11はプロリン、グルタミン酸またはアスパラギン酸であるか、不在であってもよいが、これに制限されない。 The insulin analogue is Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is asparagine, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine, Xaa7 in the A chain of SEQ ID NO:3. is asparagine, in the B chain of SEQ ID NO: 4 Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, Xaa10 is threonine, Xaa11 is proline, glutamic acid or aspartic acid, or may be absent, It is not limited to this.

他の様態で、前記配列番号3のA鎖でXaa1がグリシンであり、Xaa2がグルタミンであり、Xaa3がセリンであり、Xaa4がグルタミン酸であり、Xaa5がロイシンであり、Xaa6がチロシンであり、Xaa7がアスパラギンであり、配列番号4のB鎖でXaa8がチロシンであり、Xaa9が不在であり、Xaa10がトレオニンであり、Xaa11はプロリン、グルタミン酸またはアスパラギン酸であるか、不在であってもよいが、これに制限されない。 In another embodiment, in the A chain of said SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is glutamic acid, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine, Xaa7 is asparagine, in the B chain of SEQ ID NO: 4 Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is absent, Xaa10 is threonine, Xaa11 is proline, glutamic acid or aspartic acid, or may be absent, It is not limited to this.

他の様態で、前記配列番号3のA鎖でXaa1がグリシンであり、Xaa2がグルタミンであり、Xaa3がセリンであり、Xaa4がアラニンであり、Xaa5がロイシンであり、Xaa6がチロシンであり、Xaa7がアスパラギンであり、配列番号4のB鎖でXaa8がグルタミン酸であり、Xaa9が不在であり、Xaa10がトレオニンであり、Xaa11はプロリン、グルタミン酸またはアスパラギン酸であるか、不在であってもよいが、これに制限されない。 In another embodiment, in the A chain of said SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is alanine, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine, Xaa7 is asparagine, in the B chain of SEQ ID NO: 4 Xaa8 is glutamic acid, Xaa9 is absent, Xaa10 is threonine, Xaa11 is proline, glutamic acid or aspartic acid, or may be absent, It is not limited to this.

好ましい一実施形態によれば、本発明に係るインスリンアナログは下記を含む。 According to one preferred embodiment, insulin analogues according to the invention comprise:

i)インスリンアナログ1:配列番号3で表されるA鎖アミノ酸配列の14番目アミノ酸がグルタミン酸であり、配列番号4で表されるB鎖アミノ酸配列の25番目アミノ酸がフェニルアラニンであるペプチドであって、配列番号16で記載されるアミノ酸配列を有し、これは配列番号15で記載される塩基配列を有する核酸からコードされる。 i) insulin analogue 1: a peptide in which the 14th amino acid of the A-chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO:3 is glutamic acid and the 25th amino acid of the B-chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO:4 is phenylalanine, It has the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:16 and is encoded by a nucleic acid having the base sequence set forth in SEQ ID NO:15.

ii)インスリンアナログ2:配列番号3で表されるA鎖アミノ酸配列の14番目アミノ酸がアスパラギンであり、配列番号4で表されるB鎖アミノ酸配列の25番目アミノ酸がフェニルアラニンであるペプチドであって、配列番号18で記載されるアミノ酸配列を有し、これは配列番号17で記載される塩基配列を有する核酸からコードされる。 ii) insulin analogue 2: a peptide in which the 14th amino acid of the A-chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO:3 is asparagine and the 25th amino acid of the B-chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO:4 is phenylalanine, It has the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:18 and is encoded by a nucleic acid having the base sequence set forth in SEQ ID NO:17.

iii)インスリンアナログ3:配列番号3で表されるA鎖アミノ酸配列の14番目アミノ酸がグルタミン酸であり、配列番号4で表されるB鎖アミノ酸配列の25番目アミノ酸が欠失したペプチドであって、配列番号20で記載されるアミノ酸配列を有し、これは配列番号19で記載される塩基配列を有する核酸からコードされる。 iii) insulin analogue 3: a peptide in which the 14th amino acid in the A chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 is glutamic acid and the 25th amino acid in the B chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is deleted, It has the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:20 and is encoded by a nucleic acid having the base sequence set forth in SEQ ID NO:19.

iv)インスリンアナログ4:配列番号3で表されるA鎖アミノ酸配列の14番目アミノ酸がアラニンであり、配列番号4で表されるB鎖アミノ酸配列の16番目アミノ酸配列がグルタミン酸であり、25番目アミノ酸が欠失されたペプチドであって、配列番号22で記載されるアミノ酸配列を有し、これは配列番号21で記載される塩基配列を有する核酸からコードされる。 iv) insulin analogue 4: 14th amino acid in the A chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 is alanine, 16th amino acid in the B chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is glutamic acid, and 25th amino acid is deleted and has the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:22, which is encoded from a nucleic acid having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO:21.

本明細書でインスリンアナログに関連して使用される用語 、「インビトロ効果」は、
インスリンアナログのグルコース吸収能(glucose uptake)を意味するもので、本発明では、脂肪細胞に分化させたマウス由来の3T3 L1細胞を対象にグルコース吸収能のE
50を測定した結果で表される。
The term "in vitro effect" as used herein in relation to insulin analogues is
It means the glucose uptake of insulin analogues, and in the present invention, the E
It is expressed by the result of measuring C50 .

発明の好ましい実施例で、前記方法に基づいて、本発明に係るインスリンアナログ1~3のインビトロ効力を測定した結果、天然型インスリンに比べてインスリンアナログ1は238.4%、インスリンアナログ2は241.7%、インスリンアナログ3は705%のグルコース吸収能を示し、本発明に係るインスリンアナログは、天然型インスリンに比べて2~7倍に大幅に増加したインビトロ効力を示すことを確認した(表1)。 In a preferred embodiment of the invention, the in vitro efficacy of insulin analogues 1 to 3 according to the invention was determined based on the above method, resulting in 238.4% for insulin analogue 1 and 241% for insulin analogue 2 compared to native insulin. It was confirmed that the insulin analogue according to the present invention exhibited a significantly increased in vitro potency of 2 to 7 times compared to native insulin (Table 1). 1).

もう一つの様態として、本発明は、前記インスリンアナログをコードする核酸を提供する。 In another aspect, the invention provides nucleic acids encoding said insulin analogues.

本発明で用語、「核酸」は、一本鎖または二本鎖の形態で存在するデオキシリボヌクレオチド(DNA)またはリボヌクレオチド(RNA)であり、ゲノムDNA、cDNA及びこれから転写されるRNAを含む意味を有し、核酸分子で基本的な構成単位であるヌクレオチドは自然のヌクレオチドだけでなく、糖または塩基部位が変形された類似体(analogue)も含む(非特許文献1及び2)。本発明の核酸は、標準分子生物学の技術を用いて分離または製造しうる。例えば、適切なプライマー配列を用いて、天然型インスリン遺伝子配列(NM_000207.2、NCBI)からPCR(ポリメラーゼ連鎖反応)を介して増幅するこ
とができ、自動化されたDNA合成器を用いる標準合成技術を用いて製造しうる。
As used herein, the term "nucleic acid" refers to deoxyribonucleotides (DNA) or ribonucleotides (RNA) present in single-stranded or double-stranded form, including genomic DNA, cDNA and RNA transcribed therefrom. Nucleotides, which are the basic building blocks of nucleic acid molecules, include not only natural nucleotides but also analogues with modified sugar or base sites (Non-Patent Documents 1 and 2). Nucleic acids of the invention can be isolated or produced using standard molecular biology techniques. For example, it can be amplified via PCR (polymerase chain reaction) from the native insulin gene sequence (NM_000207.2, NCBI) using appropriate primer sequences and standard synthetic techniques using automated DNA synthesizers. can be manufactured using

本発明の核酸は、好ましくは、配列番号15、17、19及び21で記載される塩基配列を含む。本発明は、配列番号15、17、19及び21で記載される塩基配列だけでなく、前記配列と70%以上の相同性、好ましくは80%以上の相同性、より好ましくは90%以上の相同性、さらに好ましくは95%以上の相同性、最も好ましくは98%以上の相同性を示す配列であって、実質的に核酸がコードしたペプチドがインスリンの生体内受容体に結合してインスリンと同様な生物学的活性を示すものをすべて含む。 The nucleic acids of the present invention preferably contain the nucleotide sequences set forth in SEQ ID NOs: 15, 17, 19 and 21. The present invention provides not only the nucleotide sequences described in SEQ ID NOS: 15, 17, 19 and 21, but also 70% or more homology, preferably 80% or more homology, more preferably 90% or more homology with the above sequences. more preferably 95% or more homology, and most preferably 98% or more homology, wherein the peptide substantially encoded by the nucleic acid binds to insulin's in vivo receptor and behaves like insulin. including any that exhibit significant biological activity.

本発明で用語、「相同性(homology)」は、天然型(wild type)タンパク質のアミノ
酸配列またはそれをコードする塩基配列との類似度を示すためのものであって、本発明のアミノ酸配列または塩基配列と前記のようなパーセント以上の同一配列を有する配列を含む。このような相同性は2つの配列を肉眼で比較して決定してもよいが、比較対象となる配列を並べて相同性の程度を分析してくれる生物情報アルゴリズム(bioinformatic algorithm)を用いて決定してもよい。前記二つのアミノ酸配列間の相同性はパーセントで示
してもよい。有用な自動化されたアルゴリズムは、Wisconsin Genetic
s Software Package(Genetics Computer Group、Madison、W、USA)のGAP、BESTFIT、FASTAとTFASTAコンピュータソフトウェアモジュー
ルで利用可能である。前記モジュールの自動化された配列アルゴリズムは、Needleman&WunschとPearson&LipmanとSmith&Waterman配列の配列アルゴリズムを含む。他の有用な配列に対するアルゴリズムと相同性の決定は、FASTP、BLAST、BLAST2、PSIBLASTとCLUSTAL Wを含
むソフトウェアで自動化されている。
The term "homology" as used in the present invention indicates the degree of similarity between the amino acid sequence of a wild type protein or the base sequence encoding it, and the amino acid sequence of the present invention or It includes sequences that have more than a percent sequence identity with the base sequence as described above. Such homology can be determined by comparing two sequences with the naked eye, but can also be determined using a bioinformatic algorithm that aligns the sequences to be compared and analyzes the degree of homology. may Homology between the two amino acid sequences may be expressed as a percentage. A useful automated algorithm is the Wisconsin Genetic
s Software Package (Genetics Computer Group, Madison, W., USA) with GAP, BESTFIT, FASTA and TFASTA computer software modules. The automated alignment algorithms of the module include alignment algorithms of Needleman & Wunsch, Pearson & Lipman and Smith & Waterman alignments. Algorithms and homology determinations for other useful sequences have been automated with software including FASTP, BLAST, BLAST2, PSIBLAST and CLUSTAL W.

もう一つの様態として、本発明は、前記インスリンアナログをコードする核酸を含む組換えベクターを提供する。本発明に係る組換えベクターは、典型的にクローニングのためのベクターまたは発現のためのベクターとして構築されてもよく、原核細胞または真核細胞を宿主細胞にして構築されてもよい。 In another aspect, the present invention provides a recombinant vector comprising a nucleic acid encoding said insulin analogue. The recombinant vector according to the present invention may typically be constructed as a vector for cloning or as a vector for expression, and may be constructed using prokaryotic or eukaryotic cells as host cells.

本発明で用語、「ベクター」とは、適当な宿主細胞で目的タンパク質を発現できる組換えベクターであって、核酸挿入物が発現されるように作動可能に連結された必須の調節要素を含む核酸構造物(construct)を意味する。本発明は、インスリンアナログをコード
する核酸を含む組換えベクターを製造することができるが、前記組換えベクターを宿主細胞に形質転換(transformation)または形質感染(transfection)させることで、本発明のインスリンアナログを収得してもよい。
As used herein, the term "vector" refers to a recombinant vector capable of expressing a protein of interest in a suitable host cell, the nucleic acid containing the essential regulatory elements operably linked so that the nucleic acid insert is expressed. means construct. In the present invention, a recombinant vector containing a nucleic acid encoding an insulin analogue can be produced, and the insulin of the present invention can be produced by transforming or transfecting a host cell with the recombinant vector. Analog may be acquired.

本発明でインスリンアナログをコードする核酸は、プロモーターに作動可能に連結される。本発明で用語、「作動可能に連結された(operatively linked)」は、核酸発現調節配列(例えば、プロモーター、シグナル配列、リボソーム結合部位、転写終結配列など)と他の核酸配列との間の機能的な結合を意味し、これにより前記調節配列は、前記他の核酸配列の転写及び/または解読を調節することになる。 A nucleic acid encoding an insulin analogue in the present invention is operably linked to a promoter. As used herein, the term "operatively linked" refers to a functional sequence between a nucleic acid expression regulatory sequence (e.g., promoter, signal sequence, ribosome binding site, transcription termination sequence, etc.) and another nucleic acid sequence. binding, whereby said regulatory sequence modulates the transcription and/or decoding of said other nucleic acid sequence.

本発明で用語、「プロモーター」は、ポリメラーゼに対する結合部位を含み、プロモーター下流遺伝子のmRNAへの転写開始活性を有するコーディング領域の上位(upstream)の非解読された核酸配列、すなわち、ポリメラーゼが結合して遺伝子の転写を開始するようにするDNA領域をいい、mRNA転写開始部位の5’部位に位置する。 As used herein, the term "promoter" refers to an unencoded nucleic acid sequence upstream of the coding region that contains the binding site for the polymerase and has the activity of initiating transcription into the mRNA of the gene downstream of the promoter, i.e., to which the polymerase binds. A DNA region that initiates transcription of a gene, and is located 5' of the mRNA transcription initiation site.

例えば、本発明のベクターが組換えベクターであり、原核細胞を宿主とする場合に、転写を進行させうる強力なプロモーター(例えば、tacプロモーター、lacプロモーター、lacUV5プロモーター、lppプロモーター、pLλプロモーター、pRλプロモーター、 rac5プロモーター、ampプロモーター、recAプロモーター、SP
6プロモーター、trpプロモーター及びT7プロモーターなど)、解読の開始のためのリボゾーム結合部位及び転写/解読終結配列を含むことが一般的である。
For example, when the vector of the present invention is a recombinant vector and the host is a prokaryotic cell, a strong promoter capable of promoting transcription (e.g., tac promoter, lac promoter, lacUV5 promoter, lpp promoter, pLλ promoter, pRλ promoter , rac5 promoter, amp promoter, recA promoter, SP
6 promoter, trp promoter and T7 promoter), a ribosome binding site for initiation of decoding and a transcription/decoding termination sequence.

また、本発明に用いられてもよいベクターは、当業界でよく用いるプラスミド(例えば、pSC101、pGV1106、pACYC177、ColE1、pKT230、pME290、pBR322、pUC8/9、pUC6、pBD9、pHC79、pIJ61
、pLAFR1、pHV14 、pGEXシリーズ、pETシリーズ、pPICZαシリ
ーズ、pUC19など)、ファージ(例えば、λgt4・λB、λ-Charon、λΔ
z1及びM13など)またはウイルス(例えば、SV40など)を操作して製作されうる。
Vectors that may be used in the present invention include plasmids commonly used in the art (e.g., pSC101, pGV1106, pACYC177, ColE1, pKT230, pME290, pBR322, pUC8/9, pUC6, pBD9, pHC79, pIJ61
, pLAFR1, pHV14, pGEX series, pET series, pPICZα series, pUC19, etc.), phage (e.g., λgt4 λB, λ-Charon, λΔ
z1 and M13) or viruses (eg, SV40, etc.).

一方、本発明のベクターが組換えベクターであり、真核細胞を宿主とする場合に、哺乳動物細胞のゲノムから由来したプロモーター(例えば、メタロチオネインプロモーター)または哺乳動物ウイルス由来のプロモーター(例えば、アデノウイルス後期プロモーター、ワクチンウイルス7.5Kプロモーター、SV40プロモーター、サイトメガロウイルスプロモーター及びHSVのtkプロモーター)が用いられてもよく、転写終結配列としてポリアデニル化配列(例えば、ウシ成長ホルモンターミネーター及びSV40由来ポリ
アデニル化配列)を一般的に有する。
On the other hand, when the vector of the present invention is a recombinant vector and the host is a eukaryotic cell, a promoter derived from a mammalian cell genome (e.g., metallothionein promoter) or a mammalian virus-derived promoter (e.g., adenovirus) can be used. late promoter, vaccine virus 7.5K promoter, SV40 promoter, cytomegalovirus promoter and tk promoter of HSV) may be used, and polyadenylation sequences as transcription termination sequences (e.g., bovine growth hormone terminator and SV40-derived polyadenylation sequences). ) in general.

また、本発明の組換えベクターは、選択マーカーとして当業界で通常的に用いられる抗生物質耐性遺伝子を含み、例えば、アンピシリン、ゲンタマイシン、カルベニシリン、クロラムフェニコール、ストレプトマイシン、カナマイシン、ジェネティシン、ネオマイシン及びテトラサイクリンに対する耐性遺伝子が用いられてもよい。 In addition, the recombinant vector of the present invention contains an antibiotic resistance gene commonly used in the art as a selectable marker, such as ampicillin, gentamicin, carbenicillin, chloramphenicol, streptomycin, kanamycin, geneticin, neomycin and tetracycline. may be used.

本発明の組換えベクターは、回収される目的タンパク質、すなわち、単鎖インスリンアナログ、プロインスリンまたはインスリンアナログの精製を容易にするために、必要に応じて他の配列をさらに含んでもよい。前記さらに含まれてもよい配列は、タンパク質精製用タグ配列であってもよく、例えば、グルタチオンS‐トランスフェラーゼ(Pharmacia
、USA)、マルトース結合タンパク質(NEB、USA)、FLAG(IBI、USA)及び6つのヒ
スチジン(hexahistidine)などがあるが、前記例によって目的タンパク質の精製のため
に必要な配列の種類が制限されるものではない。
The recombinant vector of the present invention may optionally further comprise other sequences to facilitate the purification of the recovered protein of interest, ie single-chain insulin analogues, proinsulin or insulin analogues. Said further optionally included sequence may be a tag sequence for protein purification, for example glutathione S-transferase (Pharmacia
, USA), maltose-binding protein (NEB, USA), FLAG (IBI, USA), and six histidines (hexahistidine), etc., but these examples limit the types of sequences required for purification of the target protein. not a thing

前記のようなタグ配列を含む組換えベクターによって発現された融合タンパク質は、アフィニティー・クロマトグラフィーによって精製されてもよい。例えば、グルタチオン‐S‐トランスフェラーゼが融合した場合には、この酵素の基質であるグルタチオンを用いてもよく、6つのヒスチジンタグが用いられた場合には、Ni‐NTAカラムを用いて、必要な目的のタンパク質を容易に回収してもよい。 A fusion protein expressed by a recombinant vector containing a tag sequence as described above may be purified by affinity chromatography. For example, if a glutathione-S-transferase was fused, the enzyme's substrate, glutathione, could be used, and if a six histidine tag was used, a Ni-NTA column could be used to determine the desired target. of protein may be readily recovered.

もう一つの様態として、本発明は、前記インスリンアナログをコードする核酸を含む組換えベクターで形質転換された形質転換体を提供する。 In another aspect, the present invention provides a transformant transformed with a recombinant vector containing a nucleic acid encoding the insulin analogue.

本発明で用語、「形質転換(transformation)」とは、DNAを宿主細胞内に導入してDNAが染色体の因子として、または染色体統合完成によって複製可能になることで、外部のDNAを細胞内に導入して人為的に遺伝的な変化を起こす現象を意味する。 As used herein, the term "transformation" refers to the introduction of DNA into a host cell so that the DNA becomes replicable as a chromosomal element or through completion of chromosomal integration, thereby transforming the external DNA into the cell. It means a phenomenon in which a genetic change is artificially caused by introduction.

本発明の形質転換方法は、任意の形質転換方法が用いられてもよく、当業界の通常の方法によって容易に行ってもよい。一般的に、形質転換の方法は、CaCl沈殿法、CaCl沈殿法にDMSO(dimethyl sulfoxide)と呼ばれる還元物質を用いることで、効率を高めたHanahan方法、電気穿孔法(electroporation)、リン酸カルシウム沈
殿法、原形質融合法、シリコンカーバイド繊維を用いた攪拌法、アグロバクテリア媒介形質転換法、PEGを用いた形質転換法、デキストラン硫酸、リポフェクタミン及び乾燥/
抑制媒介された形質転換法などがある。
Any transformation method may be used for the transformation method of the present invention, and it may be easily carried out by a conventional method in the art. In general, transformation methods include CaCl2 precipitation, Hanahan method in which CaCl2 precipitation is enhanced by using a reducing substance called DMSO (dimethyl sulfoxide), electroporation, calcium phosphate precipitation. method, protoplasmic fusion method, agitation method using silicon carbide fibers, Agrobacterium-mediated transformation method, transformation method using PEG, dextran sulfate, lipofectamine and drying/
and suppression-mediated transformation methods.

本発明に係るインスリンアナログをコードする核酸を含む組換えベクターを形質転換させるための方法は、前記例に限定されず、当業界で通常に用いられる形質転換または形質感染方法が制限なく用いられてもよい。 Methods for transforming a recombinant vector containing a nucleic acid encoding an insulin analogue according to the present invention are not limited to the above examples, and transformation or transfection methods commonly used in the art can be used without limitation. good too.

目的核酸であるインスリンアナログをコードする核酸を含む組換えベクターを宿主細胞内に導入することにより、本発明の形質転換体(transformant)を獲得してもよい。 A transformant of the present invention may be obtained by introducing a recombinant vector containing a nucleic acid encoding an insulin analogue, which is a nucleic acid of interest, into a host cell.

本発明に適した宿主は、本発明の核酸を発現するようにする限り、特に制限されない。本発明に用いられてもよい宿主の特定の例としては、大腸菌(E. coli)のようなエシェ
リキア(Escherichia)属細菌;バチルス・サブチリス(Bacillus subtilis)のようなバチルス(Bacillus)属細菌;シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)のようなシュードモナス(Pseudomonas)属細菌;ピキア・パストリス(Pichia pastoris)、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、 シゾサッカロミセス・ポンベ (Schizosaccharomyces pombe)のような酵母;スポドプテラ・フルギペルダ(SF9)
のような昆虫細胞;と及びCHO、COS、BSCなどのような動物細胞がある。好ましくは、宿主細胞に大腸菌を用いる。
A host suitable for the present invention is not particularly limited as long as the nucleic acid of the present invention can be expressed. Particular examples of hosts that may be used in the present invention include Escherichia bacteria such as E. coli; Bacillus bacteria such as Bacillus subtilis; Pseudomonas Pseudomonas bacteria such as Pseudomonas putida; yeasts such as Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe; Spodoptera frugiperda ( SF9)
and animal cells such as CHO, COS, BSC, and the like. Preferably, E. coli is used as the host cell.

発明の好ましい実施例では、本発明に係るインスリンアナログ1~4をそれぞれコードする核酸配列をPCR(ポリメラーゼ連鎖反応)で増幅した後、そこから増幅された遺伝子断片をpET22bベクター(Novagen)にクローニングした。インスリンアナログを
細胞内封入体形態で発現させるためにpET22bベクターを制限酵素NdeI及びBamHIで処理して、信号配列を除去し、インスリンアナログのPCR増幅産物を同じ制限酵素NdeIとBamHIで処理して分離された個々のDNAをT4 DNAリガーゼを
用いて、pET22bクローニングベクターに挿入した。前記結果として得られた発現ベクターを、それぞれpET22b‐インスリンアナログ1~4と命名した。
In a preferred embodiment of the invention, the nucleic acid sequences encoding the insulin analogues 1-4 according to the invention, respectively, were amplified by PCR (polymerase chain reaction) and then the amplified gene fragments were cloned into the pET22b vector (Novagen). . In order to express the insulin analogue in the form of intracellular inclusion bodies, the pET22b vector was treated with the restriction enzymes NdeI and BamHI to remove the signal sequence, and the insulin analogue PCR amplification product was isolated by treatment with the same restriction enzymes NdeI and BamHI. The individual DNAs were inserted into the pET22b cloning vector using T4 DNA ligase. The resulting expression vectors were named pET22b-insulin analogues 1-4, respectively.

前記発現ベクターpET22b‐インスリンアナログ1~4は、T7プロモーターの調節下にそれぞれ配列番号16、18、20及び22のアミノ酸配列を暗号化し、宿主細胞内でそれぞれのインスリンアナログペプチドを封入体の形態で発現させた。 The expression vectors pET22b-insulin analogues 1-4 encode the amino acid sequences of SEQ ID NOS: 16, 18, 20 and 22, respectively, under the control of the T7 promoter, and express the respective insulin analogue peptides in the form of inclusion bodies in host cells. expressed.

配列番号16、18、20及び22のインスリンアナログをコードする核酸を含む組換えベクターpET22b‐インスリンアナログ1~4をそれぞれ大腸菌に形質転換させて、これらを封入体形態で発現する形質転換体を収得した。 Recombinant vectors pET22b-insulin analogues 1 to 4 containing nucleic acids encoding insulin analogues of SEQ ID NOS: 16, 18, 20 and 22 were transformed into E. coli to obtain transformants expressing these in the form of inclusion bodies. bottom.

もう一つの様態として、本発明は、前記形質転換体を用いてインスリンアナログを製造する方法を提供する。 In another aspect, the present invention provides a method for producing an insulin analogue using the transformant.

好ましくは、本発明に係る方法は、
a)インスリンアナログをコードする核酸を含む組換え発現ベクターを製造する段階;
b)前記組換え発現ベクターを宿主細胞に形質転換して形質転換体を収得する段階;
c)前記形質転換体を培養して、インスリンアナログを発現させる段階;及び
d)発現されたインスリンアナログを分離及び精製する段階を含む、インスリンアナログの製造方法を提供する。
Preferably, the method according to the invention comprises
a) producing a recombinant expression vector containing a nucleic acid encoding an insulin analogue;
b) transforming the recombinant expression vector into a host cell to obtain a transformant;
c) culturing the transformant to express the insulin analogue; and d) isolating and purifying the expressed insulin analogue.

本発明で形質転換体の培養に用いられる培地は、適切な方法で宿主細胞培養の要件を満たす必要がある。宿主細胞の生長のために培地中に含まれてもよい炭素源は、製造された形質転換体の種類に応じて、当業者の判断により適宜選択されてもよく、培養時期及び量を調節するために適した培養条件を採用してもよい。 The medium used for culturing transformants in the present invention should meet the requirements of host cell culture in an appropriate manner. The carbon source that may be contained in the medium for the growth of host cells may be appropriately selected according to the judgment of those skilled in the art according to the type of transformant produced, and the culture period and amount may be adjusted. Suitable culture conditions may be employed for this purpose.

使用されてもよい糖源には、グルコース、スクロース、ラクトース、フルクトース、マルトース、デンプン、セルロースのような糖及び炭水化物、大豆油、ひまわり油、ヒマシ油、ココナッツ油のような油及び脂肪、パルミチン酸、ステアリン酸、リノール酸のような脂肪酸、グリセロール、エタノールのようなアルコール、酢酸のような有機酸が含まれる。これらの物質は、個別または混合物として使用されてもよい。 Sugar sources that may be used include sugars and carbohydrates such as glucose, sucrose, lactose, fructose, maltose, starch, cellulose, oils and fats such as soybean oil, sunflower oil, castor oil, coconut oil, palmitic acid. , stearic acid, fatty acids such as linoleic acid, glycerol, alcohols such as ethanol, and organic acids such as acetic acid. These substances may be used individually or as mixtures.

使用されてもよい窒素源には、ペプトン、酵母抽出物、肉汁、麦芽抽出物、トウモロコシ浸漬液、大豆、小麦、及び尿素または無機化合物、例えば硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム、炭酸アンモニウム及び硝酸アンモニウムが含まれる。窒素源も、個別または混合物として使用されてもよい。 Nitrogen sources that may be used include peptones, yeast extract, gravy, malt extract, corn steep liquor, soybeans, wheat, and urea or inorganic compounds such as ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium phosphate, ammonium carbonate and ammonium nitrate. is included. Nitrogen sources may also be used individually or as a mixture.

使用されてもよいリン源には、リン酸二水素カリウムまたはリン酸水素二カリウムまたは相応するナトリウム含有塩が含まれる。また、培養培地は、成長に必要な硫酸マグネシウムまたは硫酸鉄のような金属塩を含有してもよい。 Phosphorus sources that may be used include potassium dihydrogen phosphate or dipotassium hydrogen phosphate or the corresponding sodium-containing salts. The culture medium may also contain metal salts such as magnesium sulfate or iron sulfate necessary for growth.

最後に、前記物質に加えて、アミノ酸及びビタミンのような必須成長物質が使用されてもよい。また、培養培地に適切な前駆体が使用されてもよい。前記された原料は、培養中に培養物に適切な方法によって回分式または連続式で添加してもよい。水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアのような塩基性化合物またはリン酸または硫酸のような酸化合物を適切な方法で用いて培養物のpHを調節してもよい。また、脂肪酸ポリグリコールエステルのような消泡剤を用いて気泡生成を抑制してもよい。好気状態を維持するために培養物内に酸素または酸素含有ガス(例えば、空気)を注入する。 Finally, in addition to said substances, essential growth substances such as amino acids and vitamins may be used. Appropriate precursors may also be used in the culture medium. The raw materials mentioned above may be added batchwise or continuously to the culture during cultivation by a suitable method. Basic compounds such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia or acid compounds such as phosphoric acid or sulfuric acid may be used in an appropriate manner to adjust the pH of the culture. Antifoaming agents such as fatty acid polyglycol esters may also be used to suppress bubble formation. Oxygen or an oxygen-containing gas (eg, air) is injected into the culture to maintain aerobic conditions.

本発明に係る形質転換体の培養は、通常20℃~45℃、好ましくは25℃~40℃の温度で行われる。また、培養は所望のインスリンアナログの生成量が最大に得られるまで継続されるが、このような目的のために培養は、通常、10~160時間持続してもよい。 Cultivation of the transformant according to the present invention is usually carried out at a temperature of 20°C to 45°C, preferably 25°C to 40°C. Cultivation is also continued until maximum production of the desired insulin analogue is obtained, and for such purposes the culture may typically last from 10 to 160 hours.

前述したように、宿主細胞に応じて適切な培養条件を組成すると、本発明に係る形質転換体はインスリンアナログを生産することになり、ベクターの構成及び宿主細胞の特徴に基づいて生産されたペプチド‐N‐グリコシダーゼは宿主細胞の細胞質内、原形質膜空間(periplasmic space)または細胞外に分泌されてもよい。 As described above, the transformants of the present invention will produce insulin analogues by composing suitable culture conditions according to the host cells, and peptides produced based on the vector construction and host cell characteristics. -N-glycosidases may be secreted into the host cell cytoplasm, into the periplasmic space or extracellularly.

宿主細胞内または外で発現されたタンパク質は、通常の方法で精製されてもよい。精製方法の例としては、塩析(例えば、硫酸アンモニウム沈殿、リン酸ナトリウム沈殿など)、溶媒沈殿(例えば、アセトン、エタノールなどを用いたタンパク質画分沈殿など)、透析、ゲルろ過、イオン交換、逆相カラムクロマトグラフィーのようなクロマトグラフィー及び限外ろ過などの技法を単独または組み合わせて適用してもよい。 Proteins expressed in or out of host cells may be purified by conventional methods. Examples of purification methods include salting out (e.g., ammonium sulfate precipitation, sodium phosphate precipitation, etc.), solvent precipitation (e.g., protein fraction precipitation, etc. using acetone, ethanol, etc.), dialysis, gel filtration, ion exchange, reverse Techniques such as chromatography, such as phase column chromatography, and ultrafiltration, alone or in combination, may be applied.

本発明の形質転換体は、それに導入された組換えベクターpET22b‐インスリンアナログ1~3がT7プロモーターの調節下でインスリンアナログ1~3を封入体形態で発現させることを特徴とする。したがって、封入体形態で発現されたインスリンアナログ1~3を、適切な方法により、可溶性の形態に変更した後、分離、精製過程を経ることが望ましい。 The transformant of the present invention is characterized in that the recombinant vector pET22b-insulin analogues 1-3 introduced into it expresses the insulin analogues 1-3 in the form of inclusion bodies under the control of the T7 promoter. Therefore, it is desirable to convert the insulin analogues 1 to 3 expressed in the form of inclusion bodies into a soluble form by an appropriate method, followed by separation and purification.

発明の好ましい実施例では、形質転換体から封入体形態で発現されたインスリンアナログを分離及び精製するために下記段階をさらに含んでもよい。 A preferred embodiment of the invention may further comprise the following steps for isolating and purifying the insulin analogue expressed in the form of inclusion bodies from the transformant.

d‐1)培養液から形質転換体細胞を収穫して破砕する段階;
d‐2)破砕された細胞溶解物から発現されたインスリンアナログペプチドを回収してリフォールディングする段階;
d‐3)リフォールディングされたインスリンアナログペプチドを陽イオン交換クロマトグラフィーで精製する段階;
d‐4)精製されたインスリンアナログペプチドをトリプシン及びカルボキシぺプチダーゼBで処理する段階;
d‐5)処理されたインスリンアナログペプチドを陽イオン交換クロマトグラフィー及び陰イオン交換クロマトグラフィーで順次的に精製する段階 。
d-1) Harvesting and disrupting transformant cells from the culture medium;
d-2) recovering and refolding the expressed insulin analogue peptide from the disrupted cell lysate;
d-3) purifying the refolded insulin analogue peptide by cation exchange chromatography;
d-4) treating the purified insulin analogue peptide with trypsin and carboxypeptidase B;
d-5) Purifying the treated insulin analogue peptide sequentially by cation exchange chromatography and anion exchange chromatography.

もう一つの様態として、本発明は、前記インスリンアナログを含む糖尿病の治療用薬学的組成物を提供する。 In another aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition for treating diabetes comprising said insulin analogue.

本発明に係るインスリンアナログを含む薬学的組成物は、薬剤学的に許容可能な担体を含んでもよい。薬剤学的に許容される担体は、経口投与時に結合剤、滑沢剤、崩壊剤、賦形剤、可溶化剤、分散剤、安定化剤、懸濁化剤、色素及び香料などを用いてもよく、注射剤の場合には、緩衝剤、保存剤、無痛化剤、可溶化剤、等張化剤及び安定化剤などを混合
して用いてもよく、局所投与用の場合には、基剤、賦形剤、潤滑剤及び保存剤などを使用してもよい。本発明の薬学的組成物の剤形は、上述したような薬剤学的に許容される担体と混合して多様に製造してもよい。例えば、経口投与の際には、錠剤、トローチ、カプセル、エリキシル、サスペンション、シロップ及びウエハーなどの形態で製造してもよく、注射剤の場合には、単位投薬アンプルまたは多数回投薬形態で製造してもよい。その他にも溶液、懸濁液、錠剤、丸薬、カプセル及び徐放性製剤などで剤形化してもよい。
A pharmaceutical composition containing an insulin analogue according to the present invention may contain a pharmaceutically acceptable carrier. Pharmaceutically acceptable carriers include binders, lubricants, disintegrants, excipients, solubilizers, dispersants, stabilizers, suspending agents, dyes and flavoring agents used for oral administration. Also, in the case of injections, buffers, preservatives, soothing agents, solubilizers, tonicity agents, stabilizers, etc. may be mixed and used. Bases, excipients, lubricants, preservatives and the like may be used. Various dosage forms of the pharmaceutical composition of the present invention may be prepared by mixing with a pharmaceutically acceptable carrier as described above. For example, oral administration may be prepared in the form of tablets, troches, capsules, elixirs, suspensions, syrups and wafers, and injections may be prepared in unit dosage ampules or multiple dosage forms. may In addition, it may be formulated as solutions, suspensions, tablets, pills, capsules, sustained-release preparations, and the like.

一方、製剤化に適した担体、賦形剤及び希釈剤の例としては、ラクトース、デキストロース、スクロース、ソルビトール、マンニトール、キシリトール、エリスリトール、マルチトール、澱粉、アカシア、アルギン酸、ゼラチン、リン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、セルロース、メチルセルロース、微晶質セルロース、ポリビニルピロリドン、水、メチルヒドロキシベンゾエート、プロピルヒドロキシベンゾエート、タルク、ステアリン酸マグネシウムまたは鉱物油などが用いられてもよい。また、充填剤、抗凝集剤、潤滑剤、湿潤剤、香料、乳化剤及び防腐剤などをさらに含んでもよい。 On the other hand, examples of carriers, excipients and diluents suitable for formulation include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, acacia, alginic acid, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate. , cellulose, methyl cellulose, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, water, methyl hydroxybenzoate, propyl hydroxybenzoate, talc, magnesium stearate or mineral oil and the like may be used. It may also contain fillers, anti-aggregating agents, lubricants, wetting agents, perfumes, emulsifiers, preservatives and the like.

もう一つの様態として、本発明は、前記インスリンアナログまたはこれを含む薬学的組成物を、これを必要とする個体に投与する段階を含む、糖尿病の治療方法を提供する。 In another aspect, the present invention provides a method of treating diabetes comprising administering said insulin analogue or a pharmaceutical composition comprising the same to an individual in need thereof.

本発明に係るインスリンアナログは、天然型インスリンに比べて著しく増加したインビトロ効力を示すため、前記インスリンアナログまたはこれを含む薬学的組成物を投与することにより、糖尿病の治療を図ることができる。 Since the insulin analogue according to the present invention exhibits significantly increased in vitro potency compared to native insulin, diabetes can be treated by administering the insulin analogue or a pharmaceutical composition containing the same.

本発明では、「投与」は、任意の適切な方法で患者に所定の物質を導入することを意味し、前記結合体の投与経路は薬物が目的の組織に到達することができる限り、いかなる一般的な経路を通じて投与されてもよい。腹腔内投与、静脈内投与、筋肉内投与、皮下投与、皮内投与、経口投与、局所投与、鼻内投与、肺内投与及び直腸内投与などになってもよいが、これらに限定されない。しかし、経口投与時のペプチドは消化されるため、経口用組成物は活性薬剤をコーティングしたり、胃での分解から保護されるように剤形化することが望ましい。好ましくは注射剤の形態で投与されてもよい。また、薬学的組成物は、有効成分が標的細胞に移動しうる任意の装置によって投与されてもよい。 In the present invention, "administration" means introducing a given substance into a patient by any suitable method, and the route of administration of said conjugate can be any general route as long as the drug can reach the target tissue. It may also be administered via any route. Intraperitoneal administration, intravenous administration, intramuscular administration, subcutaneous administration, intradermal administration, oral administration, topical administration, intranasal administration, intrapulmonary administration, and intrarectal administration may be used, but are not limited to these. However, since peptides are digested when administered orally, it is desirable to coat the active agent in the composition for oral use or formulate it so as to protect it from decomposition in the stomach. It may preferably be administered in the form of an injection. Also, the pharmaceutical compositions may be administered by any device capable of transferring the active ingredients to the target cells.

また、本発明の薬学的組成物は、治療する疾患、投与経路、患者の年齢、性別、体重及び疾患の重等度などのいくつかの関連因子と一緒に、有効成分である薬物の種類に応じて決定される。本発明の薬学的組成物は、生体内持続性及び力価が優れているため、本発明の薬学的組成物の投与回数及び頻度を著しく減少させることができる。 In addition, the pharmaceutical composition of the present invention may be selected depending on the type of drug as an active ingredient, together with some related factors such as the disease to be treated, administration route, patient age, sex, body weight and severity of disease. determined accordingly. Since the pharmaceutical composition of the present invention has excellent in vivo persistence and potency, the number and frequency of administration of the pharmaceutical composition of the present invention can be significantly reduced.

本発明に係るインスリンアナログは、天然型インスリンに比べて著しく増加したインビトロ効力を示すため、少量の投与だけでも十分な治療効果が期待でき、糖尿病の治療に非常に有用に用いられる。 Since the insulin analogue according to the present invention exhibits markedly increased in vitro potency compared to native insulin, a sufficient therapeutic effect can be expected even with administration of a small amount, and the insulin analogue is very useful for the treatment of diabetes.

本発明に係るインスリンアナログの純度をタンパク質電気泳動で分析した結果であって、代表的にインスリンアナログ1の結果である。 レーン1:サイズマーカー レーン2:インスリンアナログ1Fig. 2 shows the result of analyzing the purity of insulin analogues according to the present invention by protein electrophoresis, representative of insulin analogue 1. Figs. Lane 1: Size marker Lane 2: Insulin analogue 1 本発明に係るインスリンアナログの純度を、逆相クロマトグラフィー及びサイズ排除クロマトグラフィーで分析した結果であって、代表的にインスリンアナログ1の結果である。1 shows the result of analyzing the purity of insulin analogues according to the present invention by reversed-phase chromatography and size exclusion chromatography, representatively for insulin analogue 1. FIG. 本発明に係るインスリンアナログのペプチドマップ化分析結果であって、代表的にインスリンアナログ1の結果である。図3で「USPインスリン」は、対照群として用いた天然型インスリンを意味する。Fig. 2 shows peptide mapping analysis results of insulin analogues according to the present invention, representative of insulin analogue 1; "USP insulin" in FIG. 3 means native insulin used as a control group.

以下、下記実施例により本発明をより詳細に説明する。但し、下記実施例は、本発明を例示するためのもので、本発明の範囲がこれらに限定されるものではない。 The present invention will now be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

実施例1:インスリンアナログ発現ベクターの作製
天然型インスリンのA鎖及び/またはB鎖のアミノ酸を変形させたインスリンアナログ
を作製するために、その変形が導入されたインスリンアナログの増幅のための正方向及び逆方向プライマーペアを合成した後、プロインスリンcDNAを鋳型としてPCRを行った。このとき、鋳型としては、プロインスリンcDNA(SC128255、OriGene)(参照配
列:BC005255.1及びAAH05255)がpET22bベクター(Novagen)
にクローニングされたものを用い、インスリンの円滑な組換え発現のためにクローニングされたプロインスリンcDNAのN末端に融合パートナー(N-terminal fusion partner
)としてMet Ala Thr Thr Ser Thr Ala Thr Thr Argの
アミノ酸配列(配列番号24)をコードする配列番号23の塩基配列(ATG GCA ACA ACA TCA ACA GCA ACT ACG CGT)を挿入した。
Example 1 Production of Insulin Analogue Expression Vector Direction for Amplification of Insulin Analogues into which the A-chain and/or B-chain A- and/or B-chain of Native Insulin are Altered in Amino Acid Variation After synthesizing a pair of reverse primers, PCR was performed using the proinsulin cDNA as a template. At this time, proinsulin cDNA (SC128255, OriGene) (reference sequences: BC005255.1 and AAH05255) was used as a template in pET22b vector (Novagen).
For smooth recombinant expression of insulin, a N-terminal fusion partner is added to the N-terminus of the cloned proinsulin cDNA.
), the base sequence of SEQ ID NO: 23 (ATG GCA ACA ACA TCA ACA GCA ACT ACG CGT) encoding the amino acid sequence of Met Ala Thr Thr Ser Thr Thr Ala Thr Thr Thr Arg (SEQ ID NO: 24) was inserted.

具体的には、本発明では、下記表1に示したようなアミノ酸配列の変形を含むインスリンアナログを合成した。 Specifically, in the present invention, insulin analogues containing amino acid sequence variations as shown in Table 1 below were synthesized.

Figure 0007252280000005
Figure 0007252280000005

前記表1で、インスリンアナログ1は、配列番号1で表される天然型インスリンのA鎖アミノ酸配列で14番目のアミノ酸であるチロシンのグルタミン酸への置換を含むものであり、
インスリンアナログ2は、配列番号1で表される天然型インスリンのA鎖アミノ酸配列で14番目のアミノ酸であるチロシンのアスパラギンへの置換を含むものであり、
インスリンアナログ3は、配列番号1で表される天然型インスリンのA鎖アミノ酸配列で14番目のアミノ酸であるチロシンのグルタミン酸への置換と配列番号2で表される天然型インスリンのB鎖アミノ酸配列で25番目のアミノ酸であるフェニルアラニンの欠失を含むものである。
In Table 1, insulin analogue 1 contains a substitution of tyrosine, which is the 14th amino acid in the A-chain amino acid sequence of natural insulin represented by SEQ ID NO: 1, with glutamic acid;
Insulin analogue 2 contains a substitution of asparagine for tyrosine, which is the 14th amino acid in the A-chain amino acid sequence of native insulin represented by SEQ ID NO: 1,
Insulin analogue 3 is a substitution of tyrosine, which is the 14th amino acid in the natural insulin A chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, with glutamic acid and the natural insulin B chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. It contains a deletion of the 25th amino acid, phenylalanine.

インスリンアナログ4は、配列番号1で表される天然型インスリンのA鎖アミノ酸配列で14番目のアミノ酸であるチロシンのアラニンへの置換と配列番号2で表される天然型インスリンのB鎖アミノ酸配列で16番目のアミノ酸であるチロシンのグルタミン酸への
置換と、25番目のアミノ酸であるフェニルアラニンの欠失を含むものである。
Insulin analog 4 is a substitution of tyrosine, which is the 14th amino acid in the natural insulin A chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, with alanine and the natural insulin B chain amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. It contains a substitution of glutamic acid for tyrosine, the 16th amino acid, and a deletion of the 25th amino acid, phenylalanine.

前記インスリンアナログ1~3の増幅のために設計されたそれぞれの正方向及び逆方向プライマーペアを下記表2に示した。 The respective forward and reverse primer pairs designed for amplification of the insulin analogues 1-3 are shown in Table 2 below.

Figure 0007252280000006
Figure 0007252280000006

前記表2で、配列番号5及び6のプライマーペアは、天然型インスリンのA鎖アミノ酸配列で14番目のアミノ酸であるチロシンをグルタミン酸に置換するためのものであり、配列番号7及び8のプライマーペアは、天然型インスリンのA鎖アミノ酸配列で14番目
のアミノ酸であるチロシンをアスパラギンに置換するためのものであり、配列番号9及び10のプライマーペアは、天然型インスリンのB鎖アミノ酸配列で25番目のアミノ酸であるフェニルアラニンを欠失させるためのものであり、配列番号11及び12のプライマーペアは、天然型インスリンのA鎖アミノ酸配列で14番目のアミノ酸であるチロシンをアラニンに置換するためのものであり、配列番号13及び14のプライマーペアは、天然型インスリンのB鎖アミノ酸配列で16番目のアミノ酸であるチロシンをグルタミン酸に置換するものである。
In Table 2, the primer pair of SEQ ID NOs: 5 and 6 is for substituting glutamic acid for tyrosine, which is the 14th amino acid in the A chain amino acid sequence of natural insulin, and the primer pair of SEQ ID NOs: 7 and 8. is for substituting asparagine for the 14th amino acid tyrosine in the natural insulin A chain amino acid sequence, and the primer pair of SEQ ID NOs: 9 and 10 is for the 25th amino acid sequence in the natural insulin B chain amino acid sequence. The primer pair of SEQ ID NOS: 11 and 12 is for substituting alanine for the 14th amino acid tyrosine in the A chain amino acid sequence of natural insulin. , and the primer pair of SEQ ID NOs: 13 and 14 replaces tyrosine, which is the 16th amino acid in the B-chain amino acid sequence of natural insulin, with glutamic acid.

該当変形を含むインスリンアナログ増幅のためのPCRは、鋳型DNA 150ng、
100pMプライマーそれぞれ1mlずつ、2.5mM dNTP 5ml、pfxポリメラーゼ10単位(Invitrogen社、USA)及び10×緩衝液を混合して反応溶液を製造し、
95℃で30秒間の初期変性に続いて95℃で30秒、55℃で30秒及び68℃で6分のアニーリング過程を18回繰り返した後、最後に68℃で5分間反応させた。これから収得したPCR増幅産物をゲル抽出キット(キアゲン、ドイツ)を用いて抽出した後、制限酵素NdeIとBamHIで処理して挿入切片を製造した。続いて、pET22bベクター(Novagen、USA)を同一の制限酵素で切断し、同一のゲル抽出キットを用いて抽出した。このように用意されたベクターに前記挿入切片をT4リガーゼを用いて連結させて発現ベクターpET22b‐インスリンアナログ1~4を製造した。前記発現ベクターは、T7プロモーターの調節下でインスリンアナログ1~4のアミノ酸配列をコードする核酸を含み、宿主内でインスリンアナログのタンパク質を封入体形態で発現させうる。
PCR for amplification of insulin analogues containing the relevant variants was performed using 150 ng of template DNA,
1 ml of each 100 pM primer, 5 ml of 2.5 mM dNTP, 10 units of pfx polymerase (Invitrogen, USA) and 10× buffer were mixed to prepare a reaction solution,
After initial denaturation at 95° C. for 30 seconds, annealing at 95° C. for 30 seconds, 55° C. for 30 seconds and 68° C. for 6 minutes was repeated 18 times, and finally reacted at 68° C. for 5 minutes. The PCR amplified product obtained from this was extracted using a gel extraction kit (Qiagen, Germany) and then treated with restriction enzymes NdeI and BamHI to prepare an insert. The pET22b vector (Novagen, USA) was subsequently cut with the same restriction enzymes and extracted using the same gel extraction kit. The inserts were ligated into the vector prepared in this manner using T4 ligase to produce expression vectors pET22b-insulin analogues 1-4. The expression vector contains a nucleic acid encoding the amino acid sequences of insulin analogues 1-4 under the control of the T7 promoter, and is capable of expressing the insulin analogue protein in the form of inclusion bodies in the host.

これから収得された本発明に係る発現ベクターpET22b‐インスリンアナログ1は配列番号15で記載される塩基配列を有する核酸を含み、これは配列番号16で記載されるアミノ酸配列を有するインスリンアナログをコードし、発現ベクターpET22b‐インスリンアナログ2は、配列番号17で記載される塩基配列を有する核酸を含み、これは配列番号18で記載されるアミノ酸配列を有するインスリンアナログをコードし、発現ベクターpET22b‐インスリンアナログ3は、配列番号19で記載される塩基配列を有する核酸を含み、これは配列番号20で記載されるアミノ酸配列を有するインスリンアナログをコードし、発現ベクターpET22b‐インスリンアナログ4は、配列番号21で記載される塩基配列を有する核酸を含み、これは配列番号22で記載されるアミノ酸配列を有するインスリンアナログをコードする。 The expression vector pET22b-insulin analogue 1 according to the present invention obtained therefrom comprises a nucleic acid having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 15, which encodes an insulin analogue having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 16, Expression vector pET22b-insulin analogue 2 comprises a nucleic acid having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 17, which encodes an insulin analogue having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18, and expression vector pET22b-insulin analogue 3 contains a nucleic acid having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 19, which encodes an insulin analogue having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 20, and an expression vector pET22b-insulin analogue 4 set forth in SEQ ID NO: 21 which encodes an insulin analogue having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:22.

下記表3にそれぞれのインスリンアナログ1~4のDNA配列及びタンパク質配列を示した。 Table 3 below shows the DNA and protein sequences of each insulin analog 1-4.

Figure 0007252280000007
Figure 0007252280000007

Figure 0007252280000008
Figure 0007252280000008

実施例2:組換えインスリンアナログの発現
T7プロモーターの調節下で、本発明に係るインスリンアナログの組換え発現を下記のように行った。前記実施例1で製造されたそれぞれのインスリンアナログ発現ベクターに大腸菌BL21‐DE3(E. coli B F-dcm ompT hsdS(rB-mB-) gal λDE3)(Novagen, USA)を形質転換した。形質転換は、前記大腸菌BL21‐DE3のメーカーであるNovagenで推奨する方法に従って行われた。インスリンアナログ発現ベクターが形質転換された個々の単一コロニーをとり、50μg/mlのアンピシリン含有2×LB(Luria Broth、LB)培地に接種した後、37℃で15時間培養した。組換え菌株の培養液と30%グリセロールを含む2xLB培地を1:1(v/v)の割合で混合して、各1mlずつクラ
イオチューブ(cryo-tube)に分注して、-140℃で保管した。これを本発明に係るイン
スリンアナログの組換え生産のための細胞ストック(cell stock)として用いた。
Example 2 Expression of Recombinant Insulin Analogues Recombinant expression of insulin analogues according to the invention under the control of the T7 promoter was carried out as follows. Escherichia coli BL21-DE3 (E. coli B F-dcm ompT hsdS(rB - mB - ) gal λDE3) (Novagen, USA) was transformed with each of the insulin analogue expression vectors prepared in Example 1 above. Transformation was performed according to the method recommended by Novagen, the manufacturer of said E. coli BL21-DE3. A single colony transformed with an insulin analogue expression vector was picked, inoculated into 2×LB (Luria Broth, LB) medium containing 50 μg/ml ampicillin, and cultured at 37° C. for 15 hours. Mix the recombinant strain culture medium and 2xLB medium containing 30% glycerol at a ratio of 1:1 (v/v), dispense 1 ml each into cryo-tubes, and store at -140°C. kept. This was used as a cell stock for recombinant production of insulin analogues according to the invention.

本発明に係るインスリンアナログの組換え発現のために、各細胞ストック1バイアルを溶かし、500mlの2×LB培地に接種し、37℃で14~16時間振とう培養した。OD600の値が5.0以上を示すと培養を終了し、これを種培養液として用いた。50L発酵器(MSJ-U2、B.E. MARUBISHI、日本)を用いて、種培養液を17Lの発酵培地に接種し、初期バス(bath)発酵を開始した。培養条件を温度37℃、空気量20L/分(1
vvm)、及び攪拌速度500rpmに設定し、30%アンモニア水を使用してpHを6.7に維持させた。発酵の進行は、培養液内の栄養素が制限されたとき、追加の培地(feeding solution)を添加して、流加培養を行った。OD値により菌株の成長をモニタリングし、OD値が100以上に達した場合、最終的な濃度500μMのIPTG(isopropyl-beta-D-thiogalactoside)を導入した。培養はIPTG導入後、約23~25時間までさらに進行して、培養終了後、遠心分離器を使用して組換え菌株を収穫し、これを以後の使用時まで-80℃で保管した。
For recombinant expression of insulin analogues according to the invention, 1 vial of each cell stock was thawed, inoculated into 500 ml of 2xLB medium and cultured with shaking at 37°C for 14-16 hours. When the OD600 value was 5.0 or higher, the culture was terminated and used as a seed culture medium. Using a 50 L fermentor (MSJ-U2, BE MARUBISHI, Japan), the seed culture was inoculated into 17 L of fermentation medium to initiate initial bath fermentation. The culture conditions are a temperature of 37°C and an air volume of 20 L/min (1
vvm), and the agitation speed was set at 500 rpm and the pH was maintained at 6.7 using 30% aqueous ammonia. Fermentation progress was carried out in fed-batch culture by adding an additional feeding solution when nutrients in the culture were limited. Strain growth was monitored by OD value and IPTG (isopropyl-beta-D-thiogalactoside) was introduced at a final concentration of 500 μM when the OD value reached 100 or higher. Cultivation was further advanced for about 23-25 hours after introduction of IPTG, and after culturing was completed, recombinant strains were harvested using a centrifuge and stored at -80°C until further use.

実施例3:組換えインスリンアナログの分離及び精製
前記実施例2で形質転換体から発現させた組換えインスリンアナログを分離、精製するために、まず不溶性封入体形態で発現されたインスリンアナログを可溶性形態に変えるため、下記のように細胞を破砕してリフォールディングを行った。
Example 3 Isolation and Purification of Recombinant Insulin Analogues In order to isolate and purify the recombinant insulin analogues expressed from the transformants in Example 2 above, the insulin analogues expressed in the form of insoluble inclusion bodies were first separated into soluble forms. , the cells were disrupted and refolded as described below.

<3-1>組換えインスリンアナログの回収及びリフォールディング
具体的に、細胞ペレット100g(wet weight)を1Lの溶解緩衝液(50mM Tr
is-HCl(pH 9.0)、1mM EDTA(pH 8.0)、0.2M NaCl及
び0.5%トリトンX-100)に再浮遊した後、微細溶液化(microfluidizer)プロセ
ッサーM-110EH(AC Technology Corp. Model M1475C)を用いて15,000ps
iの圧力を加えて細胞を破砕した。破砕された細胞溶解物を7,000rpmで4℃で20分間遠心分離して上澄液を捨て、3Lの洗浄緩衝液(0.5%トリトンX-100及び
50mM Tris-HCl(pH 8.0)、0.2M NaCl、1mM EDTA)に
再浮遊した。7,000rpmで4℃で20分間遠心分離してペレットを蒸留水に再浮遊した後、同様の方法で遠心分離した。このことからペレットをとり、400mlの緩衝液(1M グリシン、3.78g システイン-HCl、pH 10.6)に再浮遊した後、常温で1時間攪拌した。再浮遊された遺伝子組換えインスリンアナログを回収するために、400mlの8M尿素を追加した後、40℃で1時間撹拌した。可溶化された組換えインスリンアナログのリフォールディング(refolding)のために7,000rpmで4℃で
30分間遠心分離した後、上澄液を取り、ここで7.2Lの蒸留水を連動ポンプ(peristaltic pump)を用いて、1000ml/時間の流速で添加し、4℃で16時間攪拌した。
<3-1> Recovery and Refolding of Recombinant Insulin Analogs
After resuspension in is-HCl (pH 9.0), 1 mM EDTA (pH 8.0), 0.2 M NaCl and 0.5% Triton X-100), microfluidizer processor M-110EH ( 15,000 ps using AC Technology Corp. Model M1475C)
The cells were crushed by applying a pressure of i. The disrupted cell lysate was centrifuged at 7,000 rpm for 20 min at 4° C., the supernatant was discarded, and 3 L of wash buffer (0.5% Triton X-100 and 50 mM Tris-HCl, pH 8.0) was added. ), 0.2 M NaCl, 1 mM EDTA). After centrifugation at 7,000 rpm for 20 minutes at 4° C., the pellet was resuspended in distilled water and centrifuged in the same manner. A pellet was taken from this and resuspended in 400 ml of buffer (1 M glycine, 3.78 g cysteine-HCl, pH 10.6) and stirred at ambient temperature for 1 hour. To recover the resuspended recombinant insulin analogue, 400 ml of 8 M urea was added and then stirred at 40° C. for 1 hour. After centrifugation at 7,000 rpm for 30 min at 4° C. for refolding of the solubilized recombinant insulin analogue, the supernatant was taken, where 7.2 L of distilled water was added to the peristaltic pump. pump) at a flow rate of 1000 ml/hour and stirred at 4° C. for 16 hours.

<3-2>陽イオン交換クロマトグラフィー精製
45%エタノールを含む20mMクエン酸ナトリウム緩衝液(pH2.0)で平衡化された陽イオン交換カラム(Source S、GE Healthcare社)に、前記実施例<3-1>でリ
フォールディングが終結した試料をローディングして結合させた。続いて塩化カリウム0.5Mと45%エタノールを含む20mMクエン酸ナトリウム緩衝液(pH2.0)を用いて濃度が0%→100%になるように10xカラム容量の線形濃度勾配でインスリンアナログのタンパク質をカラムから溶出した。
<3-2> Purification by cation exchange chromatography A cation exchange column (Source S, GE Healthcare) equilibrated with 20 mM sodium citrate buffer (pH 2.0) containing 45% ethanol was applied to the cation exchange column (Source S, GE Healthcare). 3-1> was loaded and allowed to bind. Subsequently, the protein of the insulin analogue was subjected to a linear concentration gradient of 10× column volume so that the concentration was 0%→100% using 20 mM sodium citrate buffer (pH 2.0) containing 0.5 M potassium chloride and 45% ethanol. was eluted from the column.

<3-3>トリプシン及びカルボペプチダーゼBの処理
前記実施例<3-2>で脱塩カラム(Desalting column)で溶出された試料から塩を除去し、緩衝液(10mM Tris-HCl、pH 8.0)に交換した。得られた試料の
タンパク質の量の1000モル比に該当するトリプシン(trypsin)と2000モル比に
該当するカルボペプチダーゼ(carboxypeptidase)Bを添加した後、16℃で16時間攪
拌した。1Mクエン酸ナトリウム(pH2.0)を用いてpHを3.5に下げて反応を終結した。
<3-3> Treatment with trypsin and carbopeptidase B Salts were removed from the sample eluted with the desalting column in Example <3-2>, and a buffer solution (10 mM Tris-HCl, pH 8.0) was added. 0). After adding trypsin corresponding to 1000 molar ratio and carboxypeptidase B corresponding to 2000 molar ratio to the protein amount of the obtained sample, the mixture was stirred at 16° C. for 16 hours. The reaction was terminated by lowering the pH to 3.5 using 1M sodium citrate (pH 2.0).

<3-4> 陽イオン交換クロマトグラフィー精製
前記実施例<3-3>で反応が終結した試料を45%エタノールを含む20mMクエン酸ナトリウム緩衝液(pH2.0)で平衡化された陽イオン交換カラム(Source S、GE Healthcare社)に再びローディングして結合させた。続いて塩化カリウム0.5Mと45%
エタノールを含む20mMクエン酸ナトリウム緩衝液(pH2.0)を用いて濃度が0%→100%になるように10xカラム容量の線形濃度勾配でインスリンアナログのタンパク質をカラムから溶出した。
<3-4> Purification by Cation Exchange Chromatography The sample whose reaction was terminated in Example <3-3> was equilibrated with 20 mM sodium citrate buffer (pH 2.0) containing 45% ethanol. The column (Source S, GE Healthcare) was reloaded and bound. followed by potassium chloride 0.5M and 45%
The insulin analogue protein was eluted from the column with a 10× column volume linear concentration gradient from 0% to 100% using 20 mM sodium citrate buffer (pH 2.0) containing ethanol.

<3-5>陰イオン交換クロマトグラフィー精製
前記実施例<3-4>で脱塩カラムで溶出された試料から塩を除去し、緩衝液(10mM Tris-HCl、pH7.5)に交換した。これから収得された試料で純粋なインスリンアナログを分離するために、10mMトリス緩衝液(pH7.5)で平衡化された陰イオン交換カラム(Source Q、GE Healthcare社)にローディングして結合させた。続い
て、0.5M塩化ナトリウムを含む10mMトリス緩衝液(pH7.5)を用いて濃度が0%→100%になるように10xカラム容量の線形濃度勾配でインスリンアナログのタンパク質をカラムから溶出した。
<3-5> Purification by Anion Exchange Chromatography Salts were removed from the sample eluted with the desalting column in Example <3-4> and exchanged with a buffer solution (10 mM Tris-HCl, pH 7.5). To separate the pure insulin analogues in the samples obtained from this, they were loaded and bound to an anion exchange column (Source Q, GE Healthcare) equilibrated with 10 mM Tris buffer (pH 7.5). Subsequently, the insulin analog protein was eluted from the column with a 10× column volume linear concentration gradient from 0% to 100% using 10 mM Tris buffer (pH 7.5) containing 0.5 M sodium chloride. .

精製されたインスリンアナログの純度は、タンパク質電気泳動(SDS-PAGE)と
、逆相及びサイズ排除クロマトグラフィーを用いて分析し、前記結果をそれぞれ図1及び2に示した。また、アミノ酸の変形は、ペプチドマップ化(mapping)と各ピークの分子
量分析を通じて確認し、これは図3に示した。
Purity of the purified insulin analogues was analyzed using protein electrophoresis (SDS-PAGE) and reversed phase and size exclusion chromatography, the results of which are shown in Figures 1 and 2, respectively. In addition, amino acid variations were confirmed through peptide mapping and molecular weight analysis of each peak, which is shown in FIG.

その結果、それぞれのインスリンアナログが目的とすることにより、アミノ酸配列が変形されたことが確認できた。 As a result, it was confirmed that the amino acid sequences were modified according to the purpose of each insulin analogue.

実施例4:天然型インスリンとインスリンアナログのインビトロ効力の比較
前記実施例3で分離、精製されたインスリンアナログのインビトロ効力を測定するために、脂肪細胞に分化させたマウス由来の3T3‐L1細胞株を用いたグルコース吸収能(glucose uptake、または脂質合成能)試験を実施した。3T3‐L1細胞株(ATCC、CL-173)を10%NBCS(新生仔牛血清)を含むDMEM(Dulbeco's Modified Eagle's Medium、Gibco、Cat.No、12430)培地を用いて、週2~3回継代培養し維持した。3T3
‐L1細胞株を分化用培地(10%FBSを含むDMEM)に懸濁した後、48ウェルプレートにウェル当たり5×10細胞となるように接種した後、37℃で48時間培養した。脂肪細胞への分化のために分化用培地に1μg/mlのヒトインスリン(Sigma, Cat.
No. I9278)、0.5mM IBMX(3-isobutyl-1-methylxanthine, Sigma, Cat. No.I5879)、1μMデキサメタゾン(Dexamethasone、Sigma, Cat. No. D4902)を混合し、既存の培地を除去した後、ウェル当たり250μlずつ添加した。48時間後、分化用培地に1μg/mlのヒトインスリンのみを添加した培地に再度交換した。以後、48時間ご
とに1μg/mlのヒトインスリンを添加した分化用培地に交換しながら7~9日間、脂
肪細胞への分化が誘導されることを確認した。
Example 4 Comparison of In Vitro Potency of Native Insulin and Insulin Analogs To determine the in vitro potency of the insulin analogs isolated and purified in Example 3 above, the 3T3-L1 cell line derived from mice was differentiated into adipocytes. A glucose uptake (or lipid synthesis capacity) test was performed using 3T3-L1 cell line (ATCC, CL-173) was passaged 2-3 times a week using DMEM (Dulbeco's Modified Eagle's Medium, Gibco, Cat.No, 12430) medium containing 10% NBCS (newborn calf serum). cultured and maintained. 3T3
- The L1 cell line was suspended in a medium for differentiation (DMEM containing 10% FBS), seeded in a 48-well plate at 5 x 104 cells per well, and cultured at 37°C for 48 hours. 1 μg/ml human insulin (Sigma, Cat.
No. I9278), 0.5 mM IBMX (3-isobutyl-1-methylxanthine, Sigma, Cat. No. I5879), and 1 μM dexamethasone (Dexamethasone, Sigma, Cat. No. D4902) were mixed, and the existing medium was removed. After that, 250 μl was added per well. After 48 hours, the medium for differentiation was replaced with a medium supplemented with only 1 μg/ml human insulin. After that, it was confirmed that differentiation into adipocytes was induced for 7 to 9 days while exchanging the medium for differentiation with 1 μg/ml human insulin every 48 hours.

グルコース吸収能試験のために、脂肪細胞への分化が終結された細胞を無血清DMEM培地で1回水洗した後、250μlずつ入れ、4時間血清枯渇を誘導した。 For the glucose absorption test, the adipocyte-differentiated cells were washed once with serum-free DMEM medium, and 250 μl of each medium was added to induce serum starvation for 4 hours.

ヒトインスリンとインスリンアナログを5μMから0.005nMまで無血清DMEM培地で10倍に順次希釈して準備した。用意されたインスリン試料を細胞にそれぞれ250μlずつ添加した後、24時間、37℃、5%CO培養器で培養した。培養が終わっ
た培地のグルコース残量を測定するために、200μlの培地を取って、D‐PBSでそれぞれ5倍希釈した後、GOPOD分析(GOPOD Assay Kit、Megazyme、Megazyme, Cat. No. K-GLUC)を行った。グルコース標準溶液の吸光度を基準に培地の残りのグルコース濃度を換算し、インスリンアナログのグルコース吸収能のEC50をそれぞれ算出し、下記表4に示した。
Human insulin and insulin analogues were prepared by 10-fold serial dilutions from 5 μM to 0.005 nM in serum-free DMEM medium. 250 μl each of the prepared insulin samples was added to the cells and incubated for 24 hours at 37° C., 5% CO 2 incubator. In order to measure the residual amount of glucose in the cultured medium, 200 μl of the medium was taken, diluted 5-fold with D-PBS, and subjected to GOPOD analysis (GOPOD Assay Kit, Megazyme, Megazyme, Cat. No. K- GLUC). Based on the absorbance of the standard glucose solution, the concentration of glucose in the rest of the medium was converted, and the EC50 of the glucose absorption capacity of each insulin analogue was calculated and shown in Table 4 below.

Figure 0007252280000009
Figure 0007252280000009

表4に示したように、天然型ヒトインスリンと比べて、本発明に係るインスリンアナログ1は238.4%、インスリンアナログ2は241.7%、及びインスリンアナログ3は705%の増加されたグルコース吸収能が観察された。 As shown in Table 4, insulin analogue 1 according to the invention increased glucose by 238.4%, insulin analogue 2 by 241.7% and insulin analogue 3 by 705% compared to native human insulin. Absorptive capacity was observed.

前記の結果から、本発明に係るインスリンアナログのインビトロ効力が天然型インスリンと比較して2~7倍に大幅に増加することが確認され、これは前記インスリンアナログが、実際の生体内で血中半減期が大幅に増加して安定的なインスリン製剤として提供されることができ、糖尿病治療薬として効果的に用いられることを示唆する。 From the above results, it was confirmed that the in vitro potency of the insulin analogue according to the present invention was greatly increased by 2 to 7 times compared to native insulin, which means that the insulin analogue is effective in blood in an actual living body. It suggests that the half-life is greatly increased and that it can be provided as a stable insulin formulation, and that it can be effectively used as a therapeutic drug for diabetes.

以上の説明から、本発明が属する技術分野の当業者は本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施できることを理解できるだろう。これに関連し、以上で記述した実施例は、すべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解するべきである。本発明の範囲は、前記の詳細な説明ではなく、後述する特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその等価概念から導出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。 From the above description, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be embodied in other specific forms without changing its technical idea or essential features. In this regard, the embodiments described above are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is not the above detailed description, but the meaning and scope of the following claims, and all modifications or variations derived from the equivalent concepts thereof. should be interpreted as

Claims (9)

下記一般式(1)で表される配列番号3のA鎖と下記一般式(2)で表される配列番号4のB鎖を含むインスリンアナログペプチド:
一般式(1)
Figure 0007252280000010
般式(2)
Figure 0007252280000011
ここで、前記配列番号3のA鎖において、Xaa1がグリシンであり、Xaa2がグルタミンであり、Xaa3がセリンであり、Xaa4がアスパラギン酸であり、Xaa5がロイシンであり、Xaa6がチロシンであり、Xaa7がアスパラギンであり、
前記配列番号4のB鎖において、Xaa8がチロシンであり、Xaa9がフェニルアラニンであり、Xaa10がトレオニンであり、Xaa11がプロリンである。
An insulin analogue peptide comprising the A chain of SEQ ID NO: 3 represented by the following general formula (1) and the B chain of SEQ ID NO: 4 represented by the following general formula (2):
General formula (1)
Figure 0007252280000010
general formula (2)
Figure 0007252280000011
Here, in the A chain of SEQ ID NO: 3, Xaa1 is glycine, Xaa2 is glutamine, Xaa3 is serine, Xaa4 is aspartic acid, Xaa5 is leucine, Xaa6 is tyrosine, and Xaa7 is asparagine,
In the B chain of SEQ ID NO: 4, Xaa8 is tyrosine, Xaa9 is phenylalanine, Xaa10 is threonine, and Xaa11 is proline.
請求項に記載のインスリンアナログペプチドをコードする、核酸。 A nucleic acid encoding the insulin analogue peptide of claim 1 . 請求項に記載の核酸を含む、組換え発現ベクター。 A recombinant expression vector comprising the nucleic acid of claim 2 . 請求項に記載の組換え発現ベクターで形質転換された、形質転換体。 A transformant transformed with the recombinant expression vector according to claim 3 . 前記形質転換体が、大腸菌である、請求項に記載の形質転換体。 5. The transformant according to claim 4 , wherein said transformant is E. coli. 下記段階を含む請求項1に記載のインスリンアナログペプチドを製造する方法:
a)請求項1に記載のインスリンアナログペプチドをコードする核酸を含む組換え発現ベクターを製造する段階;
b)前記組換え発現ベクターで宿主細胞を形質転換して形質転換体を収得する段階;
c)前記形質転換体を培養してインスリンアナログペプチドを発現させる段階;及び
d)発現されたインスリンアナログペプチドを分離及び精製する段階。
A method for producing an insulin analogue peptide according to claim 1, comprising the steps of:
a) producing a recombinant expression vector comprising a nucleic acid encoding the insulin analogue peptide of claim 1;
b) transforming a host cell with said recombinant expression vector to obtain a transformant;
c) culturing said transformant to express the insulin analogue peptide; and d) isolating and purifying the expressed insulin analogue peptide.
前記宿主細胞が、大腸菌である、請求項に記載の方法。 7. The method of claim 6 , wherein said host cell is E. coli. 前記分離及び精製が、
d‐1)培養液から形質転換体細胞を収穫して破砕する段階;
d‐2)破砕された細胞溶解物から前記発現されたインスリンアナログペプチドを回収してリフォールディングする段階;
d‐3)リフォールディングされたインスリンアナログペプチドを陽イオン交換クロマトグラフィーで精製する段階;
d‐4)精製されたインスリンアナログペプチドをトリプシン及びカルボキシぺプチダーゼBで処理する段階;及び
d‐5)処理されたインスリンアナログペプチドを陽イオン交換クロマトグラフィー及び陰イオン交換クロマトグラフィーで順次的に精製する段階を含むものである、請求項に記載の方法。
The separation and purification are
d-1) Harvesting and disrupting transformant cells from the culture medium;
d-2) recovering and refolding the expressed insulin analogue peptide from the disrupted cell lysate;
d-3) purifying the refolded insulin analogue peptide by cation exchange chromatography;
d-4) treating the purified insulin analogue peptide with trypsin and carboxypeptidase B; and d-5) sequentially purifying the treated insulin analogue peptide by cation exchange chromatography and anion exchange chromatography. 7. The method of claim 6 , comprising the step of:
有効成分として請求項に記載のインスリンアナログペプチドと、薬剤学的に許容可能な担体を含む、糖尿病治療用薬学的組成物。 A pharmaceutical composition for treating diabetes, comprising the insulin analogue peptide of claim 1 as an active ingredient and a pharmaceutically acceptable carrier.
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